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板坯高拉速控制關(guān)鍵技術(shù)

上世紀 80 年代以來，鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)之間的競爭日趨激烈，為增強自身競爭力，生產(chǎn)的高效化、產(chǎn)品的高質(zhì)量成為鋼鐵企業(yè)追求的目標。連鑄拉速的提高能夠增加鋼坯產(chǎn)量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，成為高效連鑄的主要內(nèi)容。FC-Mold（Flow Control Mold）是由日本川崎鋼鐵公司和 ABB 公司合作開發(fā)的第三代的電磁制動裝置。一個磁場放置在彎月面處，另一個磁場施加在浸入式水口下方，可同時減小彎月面處的鋼液流速和結(jié)晶器下部鋼液的向下流速。因此，通過使用及優(yōu)化 FC-Mold 和其他工藝的改進，開發(fā)了鑄坯高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，在保證鑄坯質(zhì)量前提下為增大拉速、提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益做出了重要貢獻。（1）FC-Mold 高拉速情況下精煉和連鑄的匹配技術(shù)。為了確保高拉速連鑄生產(chǎn)能夠順利進行，精煉工序時間要與生產(chǎn)節(jié)奏匹配，同時也要保證鋼水潔凈度和鋼水溫降達到生產(chǎn)要求。本項目首先通過調(diào)研馬口鐵、耐候鋼等不同拉速條件下對應的最佳精煉時間。找到拉速、精煉時間和鋼水潔凈度的最佳的匹配水平。進而通過相關(guān)試驗將初期馬口鐵包晶鋼系列拉坯速度從 1.3 m/min 依次提高到1.4 m/min 和 1.5 m/min。結(jié)晶器液面波動大于 3 mm 的波動比例均較小，低于0.4%，說明拉速提高后，結(jié)晶器坯殼生長的均勻性受到的影響較小，出結(jié)晶器坯殼的厚度未發(fā)生鼓肚。距內(nèi)弧 2 mm 處大于 10 μm 夾雜物數(shù)密度和面積百分數(shù)均隨著拉速的提高呈減小趨勢；當拉速為 1.4 m/min 和 1.5 m/min，鑄坯厚度四分之一處大于 3 μm 的夾雜物數(shù)密度和面積百分數(shù)均低于拉速為 1.3 m/min 時的測量值。（2）連鑄澆鑄參數(shù)優(yōu)化匹配模型。提高拉速會帶來液面波動加劇、流股對凝固前沿沖刷加劇、坯殼生長減弱等不利影響。此外 FC-Mold 上下線圈電流大小，上下磁場位置，上下電流配比等如何影響高拉速下結(jié)晶器內(nèi)流場、凝固坯殼和夾雜物的運動去除未有系統(tǒng)的研究。因此本項目采用數(shù)值模擬的方法，建立耦合的流場、溫度場、凝固以及 MHD 模型研究不同連鑄參數(shù)對流場、溫度場及坯殼分布影響的規(guī)律。通過模型計算得到優(yōu)化后的連鑄澆鑄參數(shù)下水口兩側(cè)的流場流速和液面輪廓對稱性顯著提高，引起卷渣的低頻波動能量降低約 25%，且液位波動大于3 mm 百分比從 7.78%降低到 3.45%，降低幅度約為 55.7%。（3）FC-Mold 對連鑄坯潔凈度及軋板缺陷控制技術(shù)。不同電磁制動參數(shù)對流場的影響效果是不一樣的，最終會影響到夾雜物在鑄坯內(nèi)的分布，若夾雜物過多的分布在鑄坯表層，那么對后續(xù)軋板的表面質(zhì)量不利。本項目通過建立數(shù)學模型和現(xiàn)場實驗研究不同參數(shù)下的 FC-Mold 對鑄坯潔凈度的影響，包括磁場施加與否和電磁制動電流變化對鑄坯中夾雜物數(shù)量、分布、大小和成分的影響。以及通過現(xiàn)場跟蹤調(diào)查和分析冷軋板缺陷類型、數(shù)量、分布特點等現(xiàn)狀，統(tǒng)計分析夾雜類缺陷的分布規(guī)律，板卷中的夾雜物水平以及結(jié)晶器卷渣類夾雜物的數(shù)量等明確熱軋板和冷軋板中的缺陷形成原因、來源以及與電磁制動的關(guān)系。

北京科技大學 2021-04-13

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