H型坯连铸质量缺陷及其形成数值模拟

摘要

传统的H型钢生产工艺包括焊接成型和轧制成型,焊接型材往往因应力不均而影响产品的质量。传统轧制工艺则由于流程长,工序繁多,能耗高而导致成本升高。采用近终形异型坯连铸技术则可以有效减少这些缺陷。
　　本文以首钢长治钢铁集团的异型坯连铸生产线为基础,针对长钢H型坯连铸过程产生的质量缺陷进行研究。课题主要工作以长钢现行H型连铸坯生产为中心,以数值模拟方法为手段,研究H型结晶器内钢液流场、温度场和凝固坯壳等冶金现象,通过分析流场、温度场、凝固坯壳的分布特点和铸坯质量缺陷之间的对应关系,从而为解决长钢异型坯质量缺陷提供理论指导。具体工作如下:
　　(1)以长钢异型坯生产的实际参数为基础,建立结晶器数学模型,对结晶器内钢液流场、温度场及凝固坯壳分布进行数值模拟,结合结晶器内钢液流场、温度场、凝固坯壳等冶金现象同铸坯质量缺陷,分析两者之间的相关性,以减少质量缺陷的产生;
　　(2)在其他条件保持不变,研究了水口结构对H型结晶器内各种冶金现象的影响,分析各现象与铸坯质量缺陷之间的关系,为解决铸坯质量问题提供依据;
　　(3)保持其他参数不变,分别通过改变拉坯速度,水口倾角,水口浸入深度和水口开孔面积,研究了这些因素对结晶器冶金现象的影响,分析了各因素变化对铸坯质量的影响,为优化参数,解决铸坯质量问题提供依据。
　　研究表明:使用直通型双水口,射流冲击深,冲击坯壳严重,不利于夹杂物上浮,液面供热不足导致化渣不利。经研究发现,使用三侧孔水口时,能较好消除因直通型水口浇铸而产生的种种问题。通过对工艺参数的研究表明,一定范围内,拉坯速度越低越有利于坯壳均匀生长,但低拉速不利于提高生产效率,本研究建议取0.8m/min;水口浸入深度取100mm最为合适;水口倾角取-15°;建议在保证水口质量和寿命的前提下,开孔面积尽可能大。

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1绪论

1.1 H型坯连铸技术简介

1.2 H型坯质量缺陷

1.3 本文的研究内容及目的

1.4 研究方法

2H型坯连铸结晶器模型

2.1物理模型

2.2数学模型

3结晶器水口结构对铸坯质量缺陷的影响模拟

3.1直通型双水口结构

3.2双侧孔单水口结构

3.3三孔型单水口结构

3.4三侧孔双水口结构

3.5四孔型双水口结构

3.6五种水口类型对应的铸坯质量影响小结

4连铸工艺参数对铸坯质量缺陷的影响模拟

4.1拉速的影响

4.2水口倾角的影响

4.3水口浸入深度的影响

4.4侧孔面积的影响

4.5连铸工艺参数影响小结

5结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文