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ROKOP连铸坯横裂纹的研究

作　者: 高爱民
导　师: 王硕明
学　校: 河北理工学院
专　业: 钢铁冶金
关键词: 横裂纹结晶器锥度二冷配水连铸坯
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 144次
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内容摘要

高效连铸是国外二十世纪与连铸坯热送热装工艺匹配而发展起来的冶金新技术,是以高作业率、高拉速、高质量为核心。ROKOP连铸机是在此背景下产生的机型。该机型由于不设二冷拉矫辊,处理漏钢事故方便迅速,作业率明显提高,得到国内外钢铁企业广泛的应用。我国方坯连铸机占总钢产量的60%以上,主要应用的为该机型;另一方面,也正是由于ROKOP连铸机无二冷拉矫辊,在生产过程中铸坯无导向辊,故而有一定的振颤,使铸坯横裂纹的缺陷明显表现出来;再者,我国转炉正处于由冶炼普碳钢向冶炼品种钢转型时期,钢中合金元素的增加,增加了钢的裂纹敏感性和钢的凝固收缩复杂性。连铸技术需要新的理论和新的基础数据支持。我国正处于经济高速发展时期,结构用钢占主导地位,同时品种钢的需求也大量增加,20MnSi钢种为现行主导产品之一。用ROKOP连铸机生产以该钢种为主的结构钢出现了广泛的横裂纹缺陷,严重时无法进行生产,严重影响了炼钢生产的技术经济指标。而本研究正是为解决炼钢由普碳钢连铸坯向品种钢连铸坯生产过渡出现的质量问题而提出的。本课题以我国目前广泛采用的ROKOP连铸机生产的方坯和矩形坯为研究对象,建立符合现场实际工况条件的连铸坯凝固传热模型,求出合理的铸坯冷却强度和凝固收缩量,以优化铸坯冷却工艺,设计制造出符合铸坯收缩规律的抛物线结晶器,并优化振动参数,同时分析钢液成分对铸坯横裂纹的影响,以达到提出解决铸坯横裂纹的技术措施,解决铸坯横裂纹质量问题。本研究在理论分析和现场操作的基础上,对影响铸坯表面质量的诸多因素进行研究,提出了有效的改善措施。对铸坯表面横裂纹的产生机理进行了研究,提出了控制矫直温度在脆化温度范围之外,从而优化结晶器与二冷配水制度。为了防止铸坯在振痕处表面质量恶化,研究了结晶器振动机构,提出及时对振动机构进行检修、清洁,并采用高振频、小振幅振动以减少负滑动时间来控制铸坯振痕深度,改善铸坯表面质量。通过对钢液化学成分的分析研究,提出了合适的合金元素含量以及杂质含量。使得铸坯由于横裂纹引起的废、次品基本消除。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
引言  9-10
第一章文献综述  10-24
  1.1 产生横裂纹的机理  10-11
  1.2 影响横裂纹的因素  11-16
  1.3 连铸凝固过程的热量传输  16-22
    1.3.1 连铸凝固传热特点  16-18
    1.3.2 热量传输的基本原理  18-20
    1.3.3 热量传输的微分方程  20-22
  1.4 减轻铸坯横裂纹的措施  22
  1.5 研究方案与研究内容  22-24
第二章方坯连铸凝固传热数学模型及其软件  24-36
  2.1 铸坯凝固传热模型  24-29
    2.1.1 有限差分法  24
    2.1.2 铸坯凝固传热模型的建立  24-25
    2.1.3 定解条件  25-28
    2.1.4 物性参数的确定  28-29
  2.2 凝固过程数学模型计算程序  29-32
  2.3 凝固传热模块计算结果分析  32-36
    2.3.1 模型的现场验证  32-33
    2.3.2 计算结果及结论  33-36
第三章方坯连铸结晶器优化研究  36-46
  3.1 结晶器优化设计模型  36-43
    3.1.1 结晶器锥度的设计原则  36-37
    3.1.2 结晶器连续锥度的计算模型  37-41
    3.1.3 方坯连续锥度结晶器的设计  41-43
  3.2 计算结果及分析  43-46
第四章工艺因素对横裂纹影响的实验研究  46-54
  4.1 冷却强度的实验研究  46-49
    4.1.1 结晶器冷却水量的实验研究  46-47
    4.1.2 二冷区配水实验研究  47-49
  4.2 结晶器振动及振动参数的实验研究  49-52
  4.3 对钢液化学成分的实验研究  52-54
    4.3.1 碳  52
    4.3.2 铌、铝、钒、氮  52
    4.3.3 铜、锡、锑、富铁的Fe(Mn)S  52-53
    4.3.4 纯净钢  53-54
结论  54-55
参考文献  55-57
附录A 120MM×120MM 结晶器倒锥度的计算结果  57-75
在学研究成果  75-76
致谢  76

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