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国联云钢铁直播第十六场上线——北科大刘青教授浅析连铸钢凝固冷却精益控制

字号+ 作者:都市在线 来源:未知 2020-04-27 10:20 我要评论( )

如何解决钢水连铸凝固过程产生的裂纹和偏析等缺陷,优化连铸过程冷却水量的配置,连铸坯质量等一系列问题,从而达到高品质钢的高效连铸生产?4月8日,国联云平台

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  如何解决钢水连铸凝固过程产生的裂纹和偏析等缺陷,优化连铸过程冷却水量的配置,连铸坯质量等一系列问题,从而达到高品质钢的高效连铸生产?4月8日,国联云平台邀请到北京科技大学教授刘青来到国联云冶金直播现场,为全国炼钢及上下游行业从业者带来“连铸钢凝固冷却精益控制”的在线授课。

  

  直播伊始,刘教授提到,钢厂生产逐步走向精准化、集成化、绿色化及智能化的“四化”方向,连铸生产已经不再局限于高质量,而是逐步向高拉速、高质量及高作业率迈进。

  刘教授针对钢水连铸凝固过程产生裂纹和偏析等缺陷,探讨建立基于浇注钢种特性的热物性参数数据库,采用数值模拟、物理模拟和工业试验相结合的方法,开展钢水凝固过程的多物理场耦合研究,研制二冷“纵-横”均匀冷却及动态控制技术,系统优化连铸过程冷却水量的配置,从而提高连铸坯质量,实现高品质钢的高效连铸生产。

  我们都知道,是否采用与连铸工艺条件相近的材料(钢)物性参数, 特别是高温下钢的热物性参数,是影响连铸凝固过程数值模拟精度的一个重要因素。因此,有必要针对钢在连铸过程中的热物理性能进行研究,实现热物性参数的精准化,为连铸凝固冷却精益控制奠定物性特征的数据基础。

  刘教授通过一种新型液相线计算模型对钢的精准热物性参数进行研究,即高温热塑性数据库及其预测模型:采用微分法对Fe-i(i=C、Si、Mn、S、P、Ca、Cu、Nb、Ni、Mo)二元相图进行分析,研究了多种常见合金元素对纯铁熔点值的影响,提出了目标钢种的液相线温度计算公式。

  

  结晶器内钢液的流动、凝固及传热过程复杂并难以直接测量。因此,通过建立多物理场耦合数学模型研究钢液凝固过程对高品质钢连铸具有重要意义。接着,刘教授对CSP结晶器、方 坯结晶器及圆坯结晶器钢液行为多场耦合进行了详细的数据及过程分析。

  在连铸二次冷却控制中,冷却强度不均匀、冷却强度过弱、冷却强度过大均会诱发并产生各种缺陷。因此,迫切需要精益控制连铸坯二次冷却过程,为提高连铸坯质量奠定坚实基础。对于方坯生产,刘教授提出了二冷水部分覆盖铸坯表面方法,采用二冷水90%覆盖铸坯表面方案,配水优化后明显地提高了铸坯的内部质量,基本消除角部裂纹。同时,需要调整二冷水横向分布、喷嘴喷淋距离及动态控制等。

  在实际连铸生产过程中,结晶器内气隙的形成、及二冷区水量的非均匀分配会导致铸坯的“纵-横”非均匀凝固冷却,这一现象与裂纹、偏析等典型铸坯质量缺陷的产生密切相关。所以,研究非均匀冷却条件下连铸坯的凝固组织演变规律,探索实际连铸过程的凝固结构控制策略,对生产高质量连铸坯具有极强的现实意义。

  

  运用铸造模拟软件PROCASRT,通过宏/微观耦合,采用元胞自动机-有限元法(CA-FE)对目标钢种连铸还凝固组织进行模拟。在模拟中釆用两套网格,即宏观单元网格+微观元胞网格,其中宏观单元网格是用于温度场的计算,微观元胞网格用于形核及枝晶生长模型的计算。可通过宏观组织、显微组织及大方坯凝固冷却工艺调控进行连铸坯凝固组织控制。

  最后,是本次直播的重头戏——连铸坯裂纹和偏析控制。刘教授讲解了三角区裂纹、钒微合金化钢裂纹控制、内裂纹敏感性预测模型、二冷优化控制、末端电磁搅拌、结晶器电磁搅拌、结晶器+末端电磁搅拌、热轻压下技术的应用、系统配水优化等方面,使得现场观众收获颇丰,对实际生产中遇到的问题有所启发。

  

  在国联云冶金直播中,刘教授从钢的精准热物性参数、结晶器钢液行为多场耦合、连铸二次冷却控制、连铸坯凝固组织控制、连铸坯裂纹和偏析控制等几方面对连铸生产过程及问题进行了一个全面的讲解。在聊天区,观众代表纷纷献上热情的鲜花的笑脸,同时针对自己企业在实际生产中遇到的问题向刘教授请教。

  

  ▷唐山首唐宝生带钢有限公司郑**——老师好!请问连铸高碳钢,如50MN,65Mn,时常漏钢,并且有严重中间裂纹,该如何优化二冷工艺?谢谢

  ▷敬业集团第一炼钢事业部李**——刘教授您好,请问铸坯横裂纹的控制措施?谢谢

  ▷山东泰山钢铁有限公司刘**——刘教授您好,请问如何提高板坯等轴晶率?谢谢

  ▷衡阳华菱钢管有限公司刘**——刘教授您好,请问如何提高圆坯的等轴晶率以及如何减少特大圆坯的中心疏松比率?谢谢

  ▷芜湖新兴铸管有限责任公司工程师黄**——刘教授您好,请问4区强冷工艺对多大的断面有用?谢谢

  ▷河北敬业集团优线优棒研究室主任白**——刘教授您好,请问刘老师:弹簧钢55SiCr,Si含量高存在氧化放热,同时兼顾冷却相变,165方坯应采用冷却方式?谢谢

  ……

  国联云行业直播COO崔丽丽在直播最后表示,行业复苏进行时,国联云冶金直播要走的路还很长,为钢铁全产业链赋能的初心将始终鞭策着我们披荆斩棘,砥砺前行。也希望与行业代表携手共进,共谱冶金发展新篇章。

  通过国联云直播后台数据统计,本次冶金直播累计1.1万人次观看,其中钢铁大省河北观众代表约占三分之一。更多精彩内容请关注“冶金工业”公众号,“国联云”公众号及小程序。

  

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