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(冶金直播37場)國聯云鋼鐵直播第十六場上線——北科大劉青教授淺析連鑄鋼凝固冷卻精益控制

         關鍵字:冶金直播,鋼鐵直播,國聯云,,連鑄鋼凝固冷卻,,精益控制     發布時間:2020/4/9     來源:國聯資源網

如何解決鋼水連鑄凝固過程產生的裂紋和偏析等缺陷,優化連鑄過程冷卻水量的配置,連鑄坯質量等一系列問題,從而達到高品質鋼的高效連鑄生產?4月8日,國聯云平臺邀請到北京科技大學教授劉青來到國聯云冶金直播現場,為全國煉鋼及上下游行業從業者帶來“連鑄鋼凝固冷卻精益控制”的在線授課。

 

直播伊始,劉教授提到,鋼廠生產逐步走向精準化、集成化、綠色化及智能化的“四化”方向,連鑄生產已經不再局限于高質量,而是逐步向高拉速、高質量及高作業率邁進。

劉教授針對鋼水連鑄凝固過程產生裂紋和偏析等缺陷,探討建立基于澆注鋼種特性的熱物性參數數據庫,采用數值模擬、物理模擬和工業試驗相結合的方法,開展鋼水凝固過程的多物理場耦合研究,研制二冷“縱-橫”均勻冷卻及動態控制技術,系統優化連鑄過程冷卻水量的配置,從而提高連鑄坯質量,實現高品質鋼的高效連鑄生產。

我們都知道,是否采用與連鑄工藝條件相近的材料(鋼)物性參數, 特別是高溫下鋼的熱物性參數,是影響連鑄凝固過程數值模擬精度的一個重要因素。因此,有必要針對鋼在連鑄過程中的熱物理性能進行研究,實現熱物性參數的精準化,為連鑄凝固冷卻精益控制奠定物性特征的數據基礎。

劉教授通過一種新型液相線計算模型對鋼的精準熱物性參數進行研究,即高溫熱塑性數據庫及其預測模型:采用微分法對Fe-i(i=C、Si、Mn、S、P、Ca、Cu、Nb、Ni、Mo)二元相圖進行分析,研究了多種常見合金元素對純鐵熔點值的影響,提出了目標鋼種的液相線溫度計算公式。

結晶器內鋼液的流動、凝固及傳熱過程復雜并難以直接測量。因此,通過建立多物理場耦合數學模型研究鋼液凝固過程對高品質鋼連鑄具有重要意義。接著,劉教授對CSP結晶器、方 坯結晶器及圓坯結晶器鋼液行為多場耦合進行了詳細的數據及過程分析。

在連鑄二次冷卻控制中,冷卻強度不均勻、冷卻強度過弱、冷卻強度過大均會誘發并產生各種缺陷。因此,迫切需要精益控制連鑄坯二次冷卻過程,為提高連鑄坯質量奠定堅實基礎。對于方坯生產,劉教授提出了二冷水部分覆蓋鑄坯表面方法,采用二冷水90%覆蓋鑄坯表面方案,配水優化后明顯地提高了鑄坯的內部質量,基本消除角部裂紋。同時,需要調整二冷水橫向分布、噴嘴噴淋距離及動態控制等。

在實際連鑄生產過程中,結晶器內氣隙的形成、及二冷區水量的非均勻分配會導致鑄坯的“縱-橫”非均勻凝固冷卻,這一現象與裂紋、偏析等典型鑄坯質量缺陷的產生密切相關。所以,研究非均勻冷卻條件下連鑄坯的凝固組織演變規律,探索實際連鑄過程的凝固結構控制策略,對生產高質量連鑄坯具有極強的現實意義。

 

運用鑄造模擬軟件PROCASRT,通過宏/微觀耦合,采用元胞自動機-有限元法(CA-FE)對目標鋼種連鑄還凝固組織進行模擬。在模擬中釆用兩套網格,即宏觀單元網格+微觀元胞網格,其中宏觀單元網格是用于溫度場的計算,微觀元胞網格用于形核及枝晶生長模型的計算??赏ㄟ^宏觀組織、顯微組織及大方坯凝固冷卻工藝調控進行連鑄坯凝固組織控制。

最后,是本次直播的重頭戲——連鑄坯裂紋和偏析控制。劉教授講解了三角區裂紋、釩微合金化鋼裂紋控制、內裂紋敏感性預測模型、二冷優化控制、末端電磁攪拌、結晶器電磁攪拌、結晶器+末端電磁攪拌、熱輕壓下技術的應用、系統配水優化等方面,使得現場觀眾收獲頗豐,對實際生產中遇到的問題有所啟發。

 

在國聯云冶金直播中,劉教授從鋼的精準熱物性參數、結晶器鋼液行為多場耦合、連鑄二次冷卻控制、連鑄坯凝固組織控制、連鑄坯裂紋和偏析控制等幾方面對連鑄生產過程及問題進行了一個全面的講解。在聊天區,觀眾代表紛紛獻上熱情的鮮花的笑臉,同時針對自己企業在實際生產中遇到的問題向劉教授請教。

 

?唐山首唐寶生帶鋼有限公司鄭**——老師好!請問連鑄高碳鋼,如50MN,65Mn,時常漏鋼,并且有嚴重中間裂紋,該如何優化二冷工藝?謝謝

?敬業集團第一煉鋼事業部李**——劉教授您好,請問鑄坯橫裂紋的控制措施?謝謝

?山東泰山鋼鐵有限公司劉**——劉教授您好,請問如何提高板坯等軸晶率?謝謝

?衡陽華菱鋼管有限公司劉**——劉教授您好,請問如何提高圓坯的等軸晶率以及如何減少特大圓坯的中心疏松比率?謝謝

?蕪湖新興鑄管有限責任公司工程師黃**——劉教授您好,請問4區強冷工藝對多大的斷面有用?謝謝

?河北敬業集團優線優棒研究室主任白**——劉教授您好,請問劉老師:彈簧鋼55SiCr,Si含量高存在氧化放熱,同時兼顧冷卻相變,165方坯應采用冷卻方式?謝謝

……

國聯云行業直播COO崔麗麗在直播最后表示,行業復蘇進行時,國聯云冶金直播要走的路還很長,為鋼鐵全產業鏈賦能的初心將始終鞭策著我們披荊斬棘,砥礪前行。也希望與行業代表攜手共進,共譜冶金發展新篇章。

通過國聯云直播后臺數據統計,本次冶金直播累計1.1萬人次觀看,其中鋼鐵大省河北觀眾代表約占三分之一。更多精彩內容請關注“冶金工業”公眾號,“國聯云”公眾號及小程序。

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