非穩(wěn)態(tài)條件鑄坯質(zhì)量與結(jié)晶器鋼液行為研究.pdf

1、常規(guī)板坯連鑄技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已日漸成熟,高速化、高效化成為當今板坯連鑄技術(shù)發(fā)展的目標。由于低拉速常規(guī)穩(wěn)態(tài)澆注相對容易控制,鑄坯質(zhì)量能夠得到保證,但高拉速非穩(wěn)態(tài)條件的產(chǎn)品質(zhì)量還存在很多問題。因此,針對高拉速和非穩(wěn)態(tài)條件鑄坯質(zhì)量的研究具有重要意義。結(jié)晶器作為連鑄機的心臟,對連鑄表面質(zhì)量的控制起著至關(guān)重要的作用。本文以梅鋼2＃板坯連鑄機為研究對象,針對結(jié)晶器非穩(wěn)態(tài)和高拉速下存在的鑄坯質(zhì)量問題,進行了現(xiàn)場調(diào)研,獲取了鑄機基本參數(shù)及相關(guān)澆注

2、條件的控制標準。在取了大量鑄坯樣離線進行低倍硫印檢測之后,對鑄坯表面及皮下取金相樣進行顯微觀察,統(tǒng)計單位面積夾雜物含量。為進一步評估鑄坯質(zhì)量水平,對其全氧量進行了分析。此外,本文針對梅鋼2＃鑄機建立了結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動的數(shù)學模型。在對模型進行驗證的基礎(chǔ)上,對不同斷面、拉速、水口插入深度下的鋼液流動形態(tài),結(jié)晶器內(nèi)氣泡與液渣層分布及偏流狀態(tài)下的流動行為進行了模擬,為鑄坯質(zhì)量的控制提供理論及實踐依據(jù)。鑄坯質(zhì)量研究表明,梅鋼鑄坯質(zhì)量整體處于中等

3、水平,表現(xiàn)出來的缺陷主要是夾雜和氣孔。其中,夾雜物多為50μm以下的球狀Al2O3或者鋁酸鹽,而氣孔則主要是由吹氬導致,多分布于鑄坯窄面。開澆、澆注末期、拉速變化等非穩(wěn)態(tài)過程對鑄坯質(zhì)量影響很大,換大包、換浸入式水口等對鑄坯質(zhì)量的影響相對較小。非穩(wěn)態(tài)夾雜物含量是穩(wěn)態(tài)條件的2～6倍,全氧量比穩(wěn)態(tài)條件鑄坯高三分之一。頭尾坯質(zhì)量都差于正常坯,夾雜物含量比正常坯高26％以上,但越接近正常坯,質(zhì)量越好。根據(jù)評估結(jié)果,尾坯倒數(shù)第二塊坯可不用降級處理。

4、數(shù)值模擬顯示,拉速為1.8m/min時,常規(guī)斷面窄面附近較大面積無液渣分布,在1300mm×210mm斷面條件下,結(jié)晶器液面流速達到0.34m/s,須采用電磁制動或降低拉速來控制液面流速。當拉速達到1.2m/min時,結(jié)晶器窄面液渣很薄,此時需要采取電磁制動等措施以保證必要的液渣層厚度。偏流易導致液面流動不對稱,從而形成漩渦,并導致卷渣。小粒徑氣泡、50μm及以下脫落的結(jié)瘤物和夾雜物,其跟隨性好,容易隨流股到達結(jié)晶器窄面和下部形成缺陷。