锡铅合金连铸初始凝固行为的热模拟研究

摘要

钢铁连铸结晶器内钢液、保护渣、铜模的传热行为对于连铸生产起到关键性的作用，如钢坯的晶体组织、表面质量甚至生产能否顺利进行都与之密切相关。大量的研究表明钢液初始凝固过程以及与之相关的传热行为极大地影响着连铸坯的表面质量，而各连铸操作条件对初始凝固行为则至关重要。本文主要分析不同的连铸操作条件、铸坯的表面质量以及相应的通过铜模热流三者的内在关系，探讨连铸操作条件对铸坯表面质量的影响。
　　本研究用锡铅合金和硅油分别代替钢和液态的连铸保护渣，实验采用先进的连铸结晶器热模拟系统对不同的连铸操作条件下熔体在铜模表面凝固的传热现象进行模拟和研究。根据对铜模内温度的监测，运用一维反算法计算通过铜模表面热流密度，进而反推实验过程中钢液初始凝固过程。通过热流密度与坯壳表面进行对比，探讨连铸操作条件对铸坯的表面质量的影响。
　　通过这个方法，论文开展了不同过热度、铜模振动频率、铜模振动幅度对铸坯的表面质量的研究。研究表明:铸坯表面质量与铜模表面的热流密度的波动有密切关系，而铜模表面的热行为更多地受硅油渗入以及熔体凝固影响;高过热度、高振频、低振幅有利于改善铸坯表面质量，而相应的弯月面处的热流密度的波动变小。研究所取得的成果，能够用于指导实际生产，即通过对弯月面处的传热行为的监测，在线调整合适的连铸操作条件以控制结晶器中的初始凝固行为，从而实现铸坯表面质量的改善。此外，研究成果还能为结晶器的设计提供一定的指导。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 连续铸钢技术

1．2 连铸铸坯质量及工艺控制

1．3 结晶器内弯月面附近凝固、渗渣、传热行为

1．4 初始凝固行为模拟研究现状

1．5 本论文主要研究内容及创新点

第2章 实验设备及实验方法

2．1 连铸结晶器热模拟系统

2．2 实验过程

第3章 分析方法

3．1 一维反问题计算方法

3．2 热流密度频谱分析

3．3 凝固行为、坯壳质量与传热的关系

第4章 操作参数对初始凝固及表面质量的影响

4．1 过热度对初始凝固及表面质量的影响

4．1．1 过热度参数设置及实验结果

4．1．2 不同过热度实验计算所得热流密度及表面温度

4．1．3 过热度对铸坯表面质量的影响

4．2 铜模振动频率对初始凝固及表面质量的影响

4．2．1 铜模振动频率参数设置及实验结果

4．2．2 不同铜模振动频率实验计算所得热流密度及表面温度

4．2．3 铜模振动频率对坯壳质量的影响

4．3 铜模振动幅度对初始凝固及表面质量的影响

4．3．1 铜模振动幅度参数设置及实验结果

4．3．2 不同铜模振动幅度实验计算所得热流密度及表面温度

4．3．3 铜模振动幅度对坯壳质量的影响

4．4 本章小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 下一步研究工作建议

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢