《低碳鋼鑄坯皮下凝固鉤形成及其對夾雜物行為影響研究》是依託北京科技大學，由楊文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低碳鋼鑄坯皮下凝固鉤形成及其對夾雜物行為影響研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：楊文
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
常出現於低碳鋼鑄坯振痕處皮下的凝固鉤會一定程度惡化鑄坯質量。一方面凝固鉤處顯微組織和成分的不連續易導致其成為裂紋源；另一方面凝固鉤易捕捉氣泡和夾雜物成為產品缺陷。因此有必要掌握凝固鉤形成及其對夾雜物捕捉等行為的影響規律，這對提高低碳鋼潔淨度和產品質量有著重要意義。. 項目採用工廠實驗研究與數學模型研究相結合的方法重點研究兩方面內容：（1）基於企業生產低碳鋼連鑄坯皮下凝固鉤生成機理及影響因素的實驗研究；（2）連鑄坯皮下凝固鉤生成的數學模型以及夾雜物運動和捕捉模型研究。. 通過研究確定低碳鋼連鑄坯皮下凝固鉤的形成機理及影響因素；建立結晶器內鋼液初始凝固傳熱耦合模型以及夾雜物運動和捕捉模型；並在此基礎上找到凝固鉤對鑄坯亞表層夾雜物行為的影響規律。上述結果對鑄坯表層大型夾雜物的去除與控制和高品質鋼表面質量的提高具有重要指導意義。
結題摘要
在低碳鋼連鑄過程中，由於結晶器振動的採用，在澆鑄的鑄坯表層總會出現周期性的振痕，而凝固鉤結構也會伴隨振痕的出現而形成。凝固鉤是在結晶器內的彎月面凝固形成的，該結構處存在微觀偏析，同時該結構向結晶器內部生長延伸，會捕獲結晶器內上浮的氣泡和夾雜物等，從而惡化鑄坯的表面質量。因此本項目對低碳鋼（特別是超低碳鋼）鑄坯皮下凝固鉤的形成及其對夾雜物等的捕獲行為進行了研究。 研究內容主要包括：(1) 對比凝固鉤主線與Bikerman方程得到的彎月面形貌，證實了凝固鉤的形成機理；(2) 鋼液成分特別是碳含量對凝固鉤的影響；(3) 連鑄工藝參數對凝固鉤的影響，本部分主要考察了拉速、澆鑄鋼水的過熱度、結晶器冷卻水流量、水口浸入深度、電磁製動和鑄坯寬度等參數；(4) 凝固鉤對夾雜物的捕獲規律的實驗研究，並研究了夾雜物在凝固鉤處的捕獲位置及夾雜物的尺寸分布；(5) 對結晶器內的多相流動及鋼液凝固以及夾雜物運動進行了數值計算。 結果表明：通過對比侵蝕得到的凝固鉤主線與通過Bikerman方程計算的彎月面形狀曲線，證實了凝固鉤是彎月面凝固後鋼液溢流形成的；對比不同碳含量和連鑄參數的凝固鉤結果發現，減小碳含量、提高拉速、提高澆鑄鋼水的過熱度、減小結晶器冷卻水流量、減小水口浸入深度、採用電磁製動均能減小凝固鉤結構；研究發現，凝固鉤會捕獲夾雜物和氣泡，且夾雜物的尺寸越大，被凝固鉤捕獲的現象越明顯。在結晶器內被捕獲的夾雜物和氣泡留在鑄坯表面，會在鑄坯軋制過程中形成Sliver和Pencil pipe缺陷，因此現場常採用表面清理的方式消除此危害。通過控制凝固鉤結構，可以適當減小甚至消除對鑄坯表面的修磨。因此該研究是很有實際意義的。
