鋼錠頭部保溫性能研究.pdf

1、連鑄技術以低成本、高效化的優(yōu)勢，自其誕生以來，得到迅速發(fā)展，目前我國連鑄比已高達98％以上，相比模鑄的總產能規(guī)模在減少，但對某些內部純凈度、偏析度要求高，壓縮比要求大，裂紋敏感性特別強的鋼種，如輪胎子午線鋼、汽車用彈簧鋼、鉆桿接頭用鋼、壓力容器和高層建筑用特厚鋼板等，還須用模鑄技術來完成，因此模鑄技術不可忽視。對上述高附加值鋼種，由于對鋼水潔凈度、鋼錠縮孔和頭部偏析的控制要求更高，為使鋼錠頭部保溫所用的絕熱板、發(fā)熱板等材料能夠適應目前澆

2、注高附加值鋼的質量要求，需對現(xiàn)用絕熱板、發(fā)熱板等材料的保溫及供熱等性能參數進行定量描述與優(yōu)化，這對鋼錠質量的判定、澆注工藝的優(yōu)化，特別是新鋼種的開發(fā)具有重要意義。
　　 本文以鋼錠頭部為研究對象，針對寶鋼模鑄現(xiàn)澆兩類鋼種、兩個典型錠型存在的鑄錠質量問題，進行了現(xiàn)場調研，根據統(tǒng)計結果及取樣分析測評了鋼錠質量現(xiàn)狀——縮孔發(fā)生率、頭部碳偏析及夾雜物總量。之后，建立了適應鋼錠頭部的傳熱數學模型，對鋼錠頭部熱量收支與傳輸方式進行闡述，確定

3、了影響鋼錠頭部絕熱保溫性能的三個主要因素，為鋼錠頭部絕熱保溫材料性能測評及優(yōu)化重點提供了必要的理論依據。在此基礎上，對目前鑄錠用絕熱板、發(fā)熱板相應性能參數進行了測試分析與評估，提出了兩種材料性能優(yōu)化的重點與方向。隨后，針對目前所澆鋼種及典型錠型，采用大型數模分析軟件ANSYS熱分析模塊對鋼錠凝固相變過程的溫度場進行了模擬與分析，得到了鋼錠頭部用絕熱板不同熱導率、發(fā)熱板不同發(fā)熱值條件下鑄錠凝固過程溫度場，確定了絕熱板不同熱導率、發(fā)熱板不同

4、發(fā)熱值與鋼錠頭部鋼液溫度場變化的定量關系，提出對絕熱板、發(fā)熱板主要性能參數的優(yōu)化方案。
　　 鋼錠質量現(xiàn)狀評估顯示，鋼錠本體縮孔發(fā)生率平均值為0.86t/爐；頭部碳元素正偏析度平均值為1.22；夾雜物的金相及SEM-EDS分析結果顯示，兩類鋼種夾雜物尺寸多數小于20μm，夾雜物總量遠高于1000個/m2，主要成分為氧化鋁、氧化硅及硫化物，并以硫化物居多，呈彌散分布。大樣電解結果顯示，高碳鋼中主要有尺寸在100～400μm左右的硅

5、酸鋁鎂、氧化硅、硫化鈣、氧化鈉夾雜。低合金鋼中主要有尺寸在100～1000μm左右的合金元素V、Cr、Ti的氧化物、硅酸鋁、氧化鋁、氧化鈣、氧化鈉夾雜。絕熱板、發(fā)熱板性能測試結果顯示，體現(xiàn)絕熱板絕熱保溫性能的熱導率符合要求，體現(xiàn)發(fā)熱板溫度補償性能的發(fā)熱量嚴重不足。
　　 數值模擬顯示，絕熱板熱導率數值符合要求，無須改進。對于高碳鋼，增加發(fā)熱板的發(fā)熱量不能顯著提高鋼錠頭部溫度的目標，調整寬面絕熱板厚度為35mm～40mm，可滿足絕