鋼錠頭部保溫性能研究.pdf

1、連鑄技術(shù)以低成本、高效化的優(yōu)勢(shì)，自其誕生以來(lái)，得到迅速發(fā)展，目前我國(guó)連鑄比已高達(dá)98％以上，相比模鑄的總產(chǎn)能規(guī)模在減少，但對(duì)某些內(nèi)部純凈度、偏析度要求高，壓縮比要求大，裂紋敏感性特別強(qiáng)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(shù)來(lái)完成，因此模鑄技術(shù)不可忽視。對(duì)上述高附加值鋼種，由于對(duì)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(yīng)目前澆

2、注高附加值鋼的質(zhì)量要求，需對(duì)現(xiàn)用絕熱板、發(fā)熱板等材料的保溫及供熱等性能參數(shù)進(jìn)行定量描述與優(yōu)化，這對(duì)鋼錠質(zhì)量的判定、澆注工藝的優(yōu)化，特別是新鋼種的開(kāi)發(fā)具有重要意義。
　　 本文以鋼錠頭部為研究對(duì)象，針對(duì)寶鋼模鑄現(xiàn)澆兩類鋼種、兩個(gè)典型錠型存在的鑄錠質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果及取樣分析測(cè)評(píng)了鋼錠質(zhì)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(yīng)鋼錠頭部的傳熱數(shù)學(xué)模型，對(duì)鋼錠頭部熱量收支與傳輸方式進(jìn)行闡述，確定

3、了影響鋼錠頭部絕熱保溫性能的三個(gè)主要因素，為鋼錠頭部絕熱保溫材料性能測(cè)評(píng)及優(yōu)化重點(diǎn)提供了必要的理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)目前鑄錠用絕熱板、發(fā)熱板相應(yīng)性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試分析與評(píng)估，提出了兩種材料性能優(yōu)化的重點(diǎn)與方向。隨后，針對(duì)目前所澆鋼種及典型錠型，采用大型數(shù)模分析軟件ANSYS熱分析模塊對(duì)鋼錠凝固相變過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬與分析，得到了鋼錠頭部用絕熱板不同熱導(dǎo)率、發(fā)熱板不同發(fā)熱值條件下鑄錠凝固過(guò)程溫度場(chǎng)，確定了絕熱板不同熱導(dǎo)率、發(fā)熱板不同

4、發(fā)熱值與鋼錠頭部鋼液溫度場(chǎng)變化的定量關(guān)系，提出對(duì)絕熱板、發(fā)熱板主要性能參數(shù)的優(yōu)化方案。
　　 鋼錠質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)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(jié)果顯示，兩類鋼種夾雜物尺寸多數(shù)小于20μm，夾雜物總量遠(yuǎn)高于1000個(gè)/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(jié)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(cè)試結(jié)果顯示，體現(xiàn)絕熱板絕熱保溫性能的熱導(dǎo)率符合要求，體現(xiàn)發(fā)熱板溫度補(bǔ)償性能的發(fā)熱量嚴(yán)重不足。
　　 數(shù)值模擬顯示，絕熱板熱導(dǎo)率數(shù)值符合要求，無(wú)須改進(jìn)。對(duì)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(biāo)，調(diào)整寬面絕熱板厚度為35mm～40mm，可滿足絕