随着钢铁行业对高性能、大尺寸铸坯的需求不断提高,连铸坯的内部质量成为制约技术发展的主要瓶颈。中心偏析和疏松等内部缺陷降低了铸坯的力学性能和后续加工性能,现有控制方法如轻压下和电磁搅拌虽然有效,但其成本高且工艺复杂。连铸结晶器喂钢带技术因其经济高效的特点,为改善铸坯质量提供了一种新的解决方案。
尽管喂钢带技术在减少中心偏析和疏松方面展现了良好效果,但其在钢带熔化过程、多物理场耦合作用及参数优化设计等方面的研究仍显不足。同时,喂带工艺在实际工业应用中的稳定性也有待进一步提升。
最近,东北大学冶金学院的李宝宽教授及其团队,系统综述了连铸结晶器喂钢带技术的研究进展。团队研究了冷带在热钢液中的熔化规律及对铸坯凝固组织的影响,揭示了喂钢带对结晶器多物理场和溶质分布的优化作用,并提出了工艺参数的优化设计方法。研究表明,喂钢带技术能够有效提升铸坯质量,在减少中心偏析、优化溶质分布和细化组织方面具有显著优势。
相关研究成果以“连铸结晶器喂钢带工艺技术研究进展”为题目发表于《连铸》2023年第41卷第5期。论文作者为:荣文杰,刘中秋,李宝宽*,姚毓超。
研究结果和结论:
熔化规律:钢带在热钢液中逐渐熔化,经历了厚度增加(形成钢鞘)与完全熔解两个阶段;
流场优化:窄边朝向水口的喂带方式维持了稳定的“双辊流”,优化了结晶器内部的流场分布;
温度控制:喂钢带技术降低了铸坯中心线的温度梯度,减少了偏析倾向;
溶质分布:液相穴的偏析显著降低,铸坯均匀性显著提升;
晶粒细化:喂钢带后铸坯的等轴晶比例提高至75.3%,晶粒细化幅度达到55.4%。
该论文中共有图片12张、表格2个,部分图片和表格如下:
图1. 连铸结晶器喂钢带工艺原理
图2. 钢带熔化试验装置示意
图3. 钢带厚度随时间的变化
图4. 钢带熔化过程示意图
图7. 钢带喂入后结晶器内流线分布
图9. 钢带区域液相率及溶质分布
图10. 不同喂入比情况下的铸坯组织
图12. 结晶器内凝固过程
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