合金鋼方坯連鑄中心偏析與縮松及表面質量問題的研究與試驗.pdf

1、目前，在中高碳合金鋼的連鑄工藝過程中，中心偏析與中心縮松和表面缺陷是連鑄坯的主要質量問題。 連鑄用末端電磁攪拌(Final Electromagnetic Stirring，F(xiàn)-EMS)技術是改善中高碳合金鋼連鑄坯中心偏析與中心縮松的一種有效方法。 本論文一部分工作是以提高合金鋼連鑄坯內部質量為研究目標，以方坯連鑄末端電磁攪拌器為研究對象，從理論分析、數(shù)學建模、模型驗證、數(shù)值模擬、現(xiàn)場測試和運行效果等方面對電磁攪拌工藝對

2、鑄坯質量的影響規(guī)律進行了研究。 首先依據(jù)現(xiàn)場實際工藝參數(shù)建立了連鑄坯凝固傳熱數(shù)學模型，并進行模擬計算。為驗證模型，采用射釘實驗法，即通過現(xiàn)場射釘實驗取樣，用硫印法測量實際的坯殼厚度并與理論計算值比較，調整溫度場數(shù)學模型中的參數(shù)，不斷提高模型的準確性，為確定末端電磁攪拌器的最佳安裝位置提供了理論依據(jù)。用所建立的數(shù)學模型進行數(shù)值計算，確定了南鋼主要鋼種在既定拉速下末端電磁攪拌器的最佳安裝位置為結晶器液面以下7.9米處。 其次

3、依據(jù)連鑄末端電磁攪拌磁場方程計算攪拌器內磁感應強度分布，并用特斯拉計實際測量了磁感應強度分布，其結果表明計算結果與測量得到的磁感應強度分布規(guī)律基本一致，為連鑄末端電磁攪拌器結構改進和電磁參數(shù)確定提供依據(jù)。 為探索電磁參數(shù)與磁場分布特征的關系，尋求最佳攪拌參數(shù)，對在一定的連鑄工藝條件和電磁攪拌參數(shù)下的主要鋼種77B、GCr15-1進行了工業(yè)試驗，通過對試樣的縱斷面和橫斷面分別做低倍、硫印與成分分析檢驗，對其攪拌效果進行綜合評價與分

4、析，并不斷地調節(jié)末端電磁攪拌的工作電流和頻率，最終確定不同鋼種的電磁攪拌工藝參數(shù)。 通過近半年時間的現(xiàn)場生產使用，取樣檢驗和比較表明，與未經過末端電磁攪拌的試樣比較，經過末端電磁攪拌的試樣中心偏析彌散化，中心縮松的程度有了明顯改善，中心縮松的級別由3～4級下降到1～2級。軸承鋼GCr15-1經過末端電磁攪拌后中心碳含量由1.07％降到了0.99％。鋼種77B經過末端電磁攪拌后其中心碳含量0.84％降到了罐樣碳含量0.78％。

5、 本文另一部分工作是研究了現(xiàn)存的鑄坯表面質量缺陷、分析產生的原因及提出改善方法。研究表明，現(xiàn)有的帶有結晶器攪拌器的連鑄機在低拉速范圍結晶器導前偏大，結晶器與鑄坯間的機械作用力大；高拉速下負滑脫時間偏小，保護渣耗量低，是造成鑄坯振痕彎曲、外凸、嚴重時出現(xiàn)勾形振痕等的原因；為此，對結晶器振動參數(shù)進行了優(yōu)化。應用實踐表明采用優(yōu)化后的振動參數(shù)，在設定范圍內降低負滑脫率，提高了鑄坯的潤滑，降低了拉坯阻力，消除了勾形振痕，振痕恢復至正常圓角凹陷