喂带过程中连续铸坯夹杂物分布的演变

文摘   2024-11-05 12:01   英国  
在连铸工艺中,铸坯质量的提升一直是研究的重点,特别是如何减少中心偏析、缩孔及夹杂物的形成。近年来,喂带技术作为一种新型工艺,通过向连铸结晶器内持续送入冷却钢带,显著改善了铸坯的内部质量。然而,喂带技术对铸坯中夹杂物分布的影响仍缺乏深入研究,这对于进一步优化连铸工艺具有重要意义。
         

 

尽管已有的研究证明了喂带技术对减少连铸坯凝固缺陷的有效性,但大多集中在微观组织、中心偏析和缩孔等问题上,鲜有研究关注喂带过程对夹杂物分布的影响。夹杂物作为影响铸坯强度和韧性的主要因素,明确其分布规律对于改善铸坯的整体质量至关重要。
         

 

   
最近,东北大学的朱红春与李花兵教授及其团队通过开发耦合流动、凝固与夹杂物运动的数学模型,深入研究了喂带过程中夹杂物的分布演变。该研究重点分析了不同喂带速度下,夹杂物在铸坯中的运动轨迹和宏观分布特性,从而揭示了喂带速度对连铸过程中夹杂物分布的影响机制。
         

 

相关研究成果以“Evolution of Inclusion Distribution in Continuous Casting Slabs During Strip Feeding”为题目发表于Metallurgical and Materials Transactions B 期刊2024年第55卷第10期。论文作者为:Rui Zhang, Hong-Chun Zhu*, Hua-Bing Li*, Zhou-Hua Jiang, Tao Pan, Shu-Cai Zhang, Hao Feng。
         

 

该论文的主要研究结果与结论如下:
  • 喂带过程中,喂带侧的下部循环流受到压缩,而非喂带侧的下部循环向铸坯中心扩展。
  • 较高的喂带速度促进夹杂物向下运动,增加其在铸坯边缘与钢带之间被捕获的可能性。
  • 喂带侧的夹杂物逐渐集中于铸坯边缘与1/4处,而非喂带侧的夹杂物则先集中在中心,随后逐渐向边缘移动。
  • 随着喂带速度的增加,喂带侧夹杂物的聚集区域从铸坯边缘到1/4处扩大,而非喂带侧则表现出夹杂物在铸坯中心到边缘的逐步聚集。   
         

 

论文中的主要图片和表格如下:
图1. 喂带情况下的流线分布
         

 

图2. 数值模拟中不同距离铸坯宽面处的夹杂物分布
         

 

   
图3. 无喂带情况下的流线分布、夹杂物运动示意图及夹杂物分布
         

 

图4. 喂带情况下的流线分布、夹杂物运动示意图及夹杂物分布
         

 

   
图5. 夹杂物统计区的水平和纵向划分示意图
         

 

   
图6. 不同喂带速度下H1至H4区的夹杂物散布图
         

 

   
图7. 不同喂带速度下H1至H4区的夹杂物数量分布
         

 

图8. 不同喂带速度下凝固壳上的孔洞面积变化
         

 

   
图9. 不同喂带速度下L1至L8区的夹杂物散布图及数量分布
         

 

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钢铁连
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