專利名稱：一種改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵材料及其他金屬材料的連續澆鑄成型技木，具體指ー種改善連鑄坯中心偏析及縮孔的方法，該方法主要適用于各種斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯的澆鑄凝固過程，特別是方坯連鑄、矩形坯連鑄和圓坯連鑄凝固過程。
背景技術：
以其高效率、高成材率、低能耗和高質量等優越性，鋼鐵連鑄取代了模鑄，并得到了迅速的發展。隨著鋼鐵行業的高速發展，國內外鋼產量已經達到了飽和狀態，鋼產品的質量成了鋼鐵行業發展的重要目標。連鑄坯的質量對后續產品的生產及最終產品質量有重要影響。高質量鑄坯的生產，成了連鑄生產企業和連鑄工作者的主要目標。提升鋼鐵產品質量已經成為鋼鐵企業提高競爭カ的主要途徑。目前國內對高端鋼產品的連鑄生產仍處于技術瓶頸，連鑄坯中心偏折、中心縮孔等缺陷得不到有效控制。現有連鑄技術已無法滿足高質量鑄坯生產的要求，新技術的研究開發及產業化極其重要。鋼中存在著其他溶質元素，如C、Mn、P、S及ー些微合金元素。由于在金屬液相和固相中的溶解度不同，在澆鑄凝固過程中，這些溶質元素可能會在局部區域大量聚集，導致鑄坯中心的C、Mn、P、S等元素的含量明顯高于其他部位，這即是中心偏折，導致鑄坯探傷不合格。中心偏析和中心疏松、縮孔密切相關，鑄坯中心偏折通常伴隨著中心疏松和中心縮孔。鋼鐵澆鑄過程中存在凝固收縮。在鑄坯凝固末期，液芯固相率較高，鋼液粘稠流動困難；凝固末端處的凝固速度較快，且相鄰枝晶生長造成了“搭橋”，阻止了鋼液向橋下面鋼液凝固收縮的及時補充；鑄坯完全凝固后，得不到鋼液補縮的鑄坯中心就留下了孔隙，即中心縮孔。圖1 a為連鑄方坯的中心偏析實物形態圖。圖1 b為連鑄圓坯的中心縮孔實物形態圖。中心偏析和縮孔為連鑄坯的重要質量缺陷，會降低鋼的機械性能和耐腐蝕性能等使用性能，在制造線材時經常會發生拉拔斷線，嚴重危害后續產品的質量。中心偏折和縮孔是衡量連鑄坯質量的ー個重要指標，為連鑄坯質量不合格的主要因素之一。要實現高質量鑄坯的連鑄生產，必須減少甚至消除這些質量缺陷。現有的解決方法措施分析
目前國內外對于連鑄坯中心偏析和中心縮孔的研究較多。根據已有文獻，減輕鑄坯中心偏析和中心縮孔的方法可歸納為以下幾種1)凝固末端強冷；2)控制鋼液成分和純凈度；3)控制冷卻強度；4)控制鋼液的流動及凝固組織；幻電磁攪拌；6)輕壓下技木。凝固末端強冷是指在鑄坯的凝固末端執行強冷，使鑄坯迅速收縮，擠壓液芯，使鋼液回流，偏析溶質重新分配，減輕鑄坯中心偏折；同時通過鑄坯收縮擠壓，減輕和消除鑄坯中心縮孔，其原理類似于輕壓下。但是，該方法的有效實施存在以下幾個方面的限制1)連鑄過程中鑄坯的凝固末端位置隨連鑄エ藝參數的變化而變化，實際操作中不易準確確定； 2)該方法通常采用的是靜態控制，不能在線動態調節控制凝固末端位置的水量，使得強冷控制不一定能夠準確實施在凝固末端位置上；3)末端較強的冷卻可能會帶來鑄坯裂紋等新的質量缺陷。因此，此方法的實施效果不太理想。通過改善鋼液的成分和純凈度來改善連鑄坯偏析及縮孔不太現實。由于鋼種和性能的要求，鋼種的化學成分及元素是無法調整的。因此，控制鋼液成分和純凈度的可行性較差；而且，效果也受到煉鋼和精煉技術水平的限制。連鑄冷卻強度與鑄坯鋼種以及連鑄機的結構有很大關系。連鑄機有ー個固定的冶金長度，連鑄坯必須在一定拉坯距離內完全凝固，鑄坯的冷卻強度不能無限度地降低。部分鋼種不能采用強冷，否則易產生裂紋等缺陷。因此，通過控制冷卻強度來改善中心偏析和縮孔的局限性比較大。連鑄過程中，可采用控制鋼液流動的方法來改變鑄坯的凝固組織，從而改善連鑄坯的中心偏析和縮孔。通常在結晶器區域采用各種方法控制鋼液流場和溫度場，增加等軸晶率和控制凝固組織。但是，由于鼓肚變形等問題，在ニ冷區的鋼液流動控制較難，鑄坯的中心偏折不易控制。因此，通過此方法來改善鑄坯中心偏折和縮孔的效果有限。電磁攪拌技術是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，加強鋼水的運動。改善鑄坯中心偏析和中心縮孔效果最好的電磁攪拌技術為凝固末端電磁攪拌(F-EMQ。即在連鑄坯凝固末端位置，通過電磁攪拌加強連鑄坯液相穴的鋼液流動，打斷“搭橋”的枝晶，加強鋼水補縮，促使富集的偏析溶質回流再分配，可以一定程度上改善連鑄坯的中心偏析和中心縮孔。但凝固末端電磁攪拌的安裝位置是固定的，沒有實施動態調節；而實際連鑄中，鑄坯的凝固末端隨著工藝參數(如拉速、過熱度、冷卻エ藝、鋼種等)而變化；連鑄坯凝固末端位置與F-EMS的安裝位置是否一致成為了實際操作中的技術局限和難點。實際連鑄中，很難做到準確地在連鑄坯凝固末端實施電磁攪拌。因此，凝固末端電磁攪拌的使用效果穩定性受到各種因素的影響，而且電磁攪拌技術的實施大大增加了連鑄生產成本。目前，使用較為廣泛，效果相對較明顯的改善中心偏析和縮孔的方法為動態輕壓下技木。連鑄ニ冷動態輕壓下技術是在連鑄過程中，采用數學模型在線預測連鑄坯的凝固末端，并對輥縫實施動態調整縫，在連鑄坯的凝固末端實施輕壓下，減少連鑄坯中心疏松、 中心縮孔，并促使鑄坯液相穴的鋼液回流再分配，減輕連鑄坯中心偏折。在實際生產應用中，動態輕壓下技術的實施效果，與凝固末端位置的準確確定密切相關。如果預測的凝固末端位置準確，實施的效果較好；反之，則無明顯效果，甚至惡化鑄坯質量。由于計算速度要求，動態輕壓下通常采用ー維凝固傳熱模型，無法預測鑄坯凝固末端的形狀，且對連鑄傳熱邊界條件作了很多的假設，凝固末端位置預測的準確性受到影響，這都直接關系到實際生產應用的效果。總體來說，實際生產中動態輕壓下技術對鑄坯中心偏析和縮孔的改善成效明顯，但技術應用的效果不夠穩定。此外，連鑄動態輕壓下裝備成本及運行成本較高，増加了連鑄生產成本。綜上所述，在連鑄凝固末端對鑄坯的中心偏析和中心縮孔進行控制為最有效的手段。目前比較有效的控制改善方法的成本代價均比較高，且控制改善效果不夠穩定。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種運行成本低的改善斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯中心偏析及縮孔效果明顯且效果穩定的方法，本方法特別適合方圓坯。本發明的技術方案為
一種改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法，其技術要點在于在對鑄坯實施冷卻時，采用鑄坯內外弧方向冷卻強度一致、左右側方向冷卻強度一致而內外弧方向冷卻強度大于左右側方向冷卻強度的冷卻方式，使鑄坯內外弧方向的凝固殼生長速率相對較快，而左右側方向的生長速率相對較慢，從而使得鑄坯凝固末端的液芯為一個在內外弧方向被壓扁、左右側方向被拉長的長形區域。所述鑄坯內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度可以按下述兩種方法確定。方法一
①借助計算機數值仿真技術，采用連鑄二維凝固傳熱仿真模型，細化考慮二冷各區每排噴嘴橫向水流密度分布對傳熱邊界條件的影響，模擬分析內外弧方向和左右側方向在不同冷卻強度下鑄坯的溫度分布、凝固殼生長形貌以及凝固末端的液芯形態；內外弧方向和左右側方向不同的冷卻強度即對應不同的冷卻方式；
②在不同冷卻方式下，內外弧方向的冷卻強度不能過強以避免鑄坯裂紋，左右側方向的冷卻強度不能過弱以避免坯殼厚度太薄而導致漏鋼；針對不同冷卻方式預測分析連鑄坯凝固殼生長形貌以及凝固末端液芯寬度，在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，研究獲得模擬狀態下最優的冷卻方式；模擬狀態下最優的冷卻方式是偏析溶質及凝固收縮分配面積最大的那種冷卻方式，即凝固末端處液芯在兩側面方向上長度最大的那種冷卻方式；
③將模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則進行下一步；
④將前一步鑄坯實際中心偏析分布狀態以及中心縮孔狀況信息反饋回到模擬仿真分析中，對第②步模擬狀態下最優的冷卻方式進行調整，得到模擬狀態下更優化的冷卻方式；
⑤將該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄生產中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則對前面得到的更優化的冷卻方式進行調整，得到進一步優化的冷卻方式并應用于實際連鑄生產中，直到實際鑄坯中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，此時的冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強。方法二
①借助計算機數值仿真技術，采用連鑄二維凝固傳熱仿真模型，細化考慮二冷各區每排噴嘴橫向水流密度分布對傳熱邊界條件的影響，模擬分析內外弧方向和左右側方向在不同冷卻強度下鑄坯的溫度分布、凝固殼生長形貌以及凝固末端的液芯形態；內外弧方向和左右側方向不同的冷卻強度即對應不同的冷卻方式，每種冷卻方式應避免漏鋼和裂紋產生；
②在不同冷卻方式下，內外弧方向的冷卻強度不能過強以避免鑄坯裂紋，左右側方向的冷卻強度不能過弱以避免坯殼厚度太薄而導致漏鋼；針對不同冷卻方式預測分析連鑄坯凝固殼生長形貌以及凝固末端液芯寬度，在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，將偏析溶質及凝固收縮分配面積最大，即凝固末端處液芯在兩側面方向上長度最大，的那種冷卻方式作為最優的冷卻方式并應用到實際連鑄生產中，該最優的冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強。與現有的中心偏析及縮孔改善技術相比，本發明具有如下有益效果
①采用本連鑄冷卻工藝，通過控制調整斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯的凝固末端液芯形態，控制偏析溶質元素及凝固收縮的分配方式，避免鑄坯中心小范圍偏析富集，從而有效地改善方圓坯等斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯的中心偏析及縮孔。②本發明從中心偏析和縮孔產生的機理出發，通過控制凝固過程中偏析溶質元素及凝固收縮的分配方式來改善鑄坯中心偏析和縮孔，成效明顯且效果穩定。本方法結合數值仿真技術，對連鑄冷卻工藝進行改進，簡單易行，成本低，實施的性價比高。③本發明使連鑄坯凝固末端的液芯橫向面積擴大，不但可以將擴大偏析溶質元素和凝固收縮的分配面積，而且有利于連鑄動態輕壓下技術和末端電磁攪拌技術的實施。 在對鑄坯實施凝固末端壓下或攪拌時，寬大的液芯面積有利于偏析溶質元素的回流再分配，為連鑄動態輕壓下和電磁攪拌的有效實施提供了有利條件，提高其實施效率。
圖1 a_連鑄方坯的中心偏析實物形態圖。圖1 b_連鑄圓坯的中心縮孔實物形態圖。圖2a_連鑄方坯凝固末端液芯形態及偏析示意圖。圖2b_連鑄圓坯凝固末端液芯形態及偏析示意圖。圖3a_非對稱冷卻下連鑄方坯凝固末端形態及偏析示意圖。圖3b_非對稱冷卻下連鑄圓坯凝固末端形態及偏析示意圖。
具體實施例方式在連鑄過程中，鑄坯從外往里逐漸凝固。由于連鑄坯偏析溶質元素在液相中的溶解度比固相的大，鋼中的偏析溶質元素容易在凝固過程中富集到鑄坯中心部位的液芯。因此，在鑄坯外部的初生坯殼里偏析溶質元素相對較少，而在內部的最終凝固區域相對較多， 甚至出現大量富集，造成中心偏析。在鑄坯凝固末期，液芯固相率較高，鋼液粘稠流動困難； 凝固末端處的凝固速度較快，且相鄰枝晶生長造成了 “搭橋”，阻止了鋼液向橋下面鋼液凝固收縮的及時補充；鑄坯完全凝固后，得不到鋼液補縮的鑄坯中心就留下了孔隙，形成鑄坯中心縮孔。對于斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯，鑄坯的各個面或圓周面的二次冷卻強度通常設定為相同。而且，由于尺寸相近，不均勻的橫向冷卻強度分布對其液芯形狀的影響相對很小。寬厚尺寸相近的連鑄坯的凝固末端的液芯通常為鑄坯中心一個點，如圖加圖2b所示。 因此，在鑄坯中心的凝固末端小范圍區域里，偏析溶質元素大量富集，造成鑄坯中心的偏析嚴重，且鑄坯凝固收縮形成的孔隙聚集在此小區域內，形成嚴重的中心縮孔，從而導致鑄坯質量探傷不合格。本發明的原理是，在鑄坯不同方向上實施非對稱冷卻，在內、外弧方向實施相對強冷，而在側面方向實施相對弱冷。如圖3a圖北所示，采用非對稱冷卻方法后，連鑄坯內、外弧方向的凝固殼生長速率相對較快，而側面方向的生長速率相對較慢，使得鑄坯凝固末端的液芯為一個平行于內外弧面的長形區域，而不是鑄坯中心的一個小區域。因此，鑄坯的凝固終端由一個點變成了一條平行于內外弧面的線，鋼中的偏析溶質元素可以均勻地分配到這條線上，避免大量偏析溶質元素在一個點上局部富集，減輕改善了鑄坯的中心偏析局部惡化問題。同時，鑄坯的凝固收縮也不會全部作用在鑄坯中心一個點上，而是分配到了凝固末端這條線上，避免了嚴重的鑄坯中心縮孔，從而優化改善鑄坯的內部質量，提高鑄坯質量探傷合格率。本發明最優目標為在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，鑄坯凝固末端的液芯面積最大化，即凝固末端處液芯在兩側面方向上長度最大，這樣鑄坯的偏析溶質元素以及凝固收縮盡可能地分布到最大的面積區域，避免局部偏析及縮孔嚴重，從而減輕改善連鑄坯的中心偏析和中心縮孔。鑒于鑄坯溶質偏析及凝固收縮無法從根源上去除，實際生產中只需要中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求即可。本發明改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法具體為在對連鑄坯實施冷卻時，采用鑄坯內外弧方向冷卻強度一致、左右側方向冷卻強度一致而內外弧方向冷卻強度大于左右側方向冷卻強度的冷卻方式，使鑄坯內外弧方向的凝固殼生長速率相對較快，而左右側方向的生長速率相對較慢，從而使得鑄坯凝固末端的液芯為一個在內外弧方向被壓扁、左右側方向被拉長的長形區域。鑄坯內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度可以按下述方法確定。①借助計算機數值仿真技術，采用連鑄二維凝固傳熱仿真模型，細化考慮二冷各區每排噴嘴橫向水流密度分布對傳熱邊界條件的影響，模擬分析內外弧方向和左右側方向在不同冷卻強度下鑄坯的溫度分布、凝固殼生長形貌以及凝固末端的液芯形態；內外弧方向和左右側方向不同的冷卻強度即對應不同的冷卻方式；
②在不同冷卻方式下，內外弧方向的冷卻強度不能過強以避免鑄坯裂紋，左右側方向的冷卻強度不能過弱以避免坯殼厚度太薄而導致漏鋼；針對不同冷卻方式預測分析連鑄坯凝固殼生長形貌以及凝固末端液芯寬度，在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，研究獲得模擬狀態下最優的冷卻方式；模擬狀態下最優的冷卻方式是偏析溶質及凝固收縮分配面積最大的那種冷卻方式；隨著鑄坯凝固的不斷進行，長形液芯區域面積不斷減小，內外弧方向上的液芯厚度減小到一定值后，液芯的固相率較高，偏析溶質元素無法再運動和聚集，凝固收縮空隙也無法再得到填充，此時如果兩側面方向上的液芯長度越大，偏析溶質及凝固收縮的分配面積就越大；換句話說，模擬狀態下最優的冷卻方式即是凝固末端處液芯在兩側面方向上長度最大的那種冷卻方式；
③將模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則進行下一步；
④將前一步鑄坯實際中心偏析分布狀態以及中心縮孔狀況信息反饋回到模擬仿真分析中，對第②步模擬狀態下最優的冷卻方式進行調整，得到模擬狀態下更優化的冷卻方式；
⑤將該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄生產中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則對前面得到的更優化的冷卻方式進行調整，得到進一步優化的冷卻方式并應用于實際連鑄，直到實際鑄坯中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，此時的冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強。由于鋼鐵的凝固特性以及鋼種化學成分的限制，連鑄坯中或多或少總會存在偏析和空隙現象，很難完全消除，只能盡量地將其控制在鋼坯質量要求允許的范圍內。鑄坯鋼種化學成分固定，鋼種的偏析溶質元素的量無法改變，凝固收縮也無法避免；但是，可以在凝固過程中采取相應的措施來控制鋼中偏析溶質元素以及縮孔的分配方式。本發明正是基于這樣的思想而通過冷卻強度差異來改變液芯的形狀和大小而改善鑄坯中心偏析及縮孔。連鑄坯的中心偏析及縮孔均產生于凝固過程中。本發明從中心偏析及縮孔的產生機理出發，通過改變鑄坯凝固末端的液芯形態，結合連鑄冷卻工藝，控制偏析溶質元素及凝固收縮的分配方式，提出一種簡單易行、低成本、成效明顯的基于非對稱冷卻的改善鑄坯中心偏析及縮孔的新方法，從而避免局部中心偏析及縮孔嚴重。經過大量的分析研究證明，該方法完全可行，可以有效地減輕改善斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯，尤其是連鑄方坯、矩形坯和圓坯的中心偏析及縮孔。本方法可以應用于各種斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯的澆鑄凝固過程，特別是方坯連鑄、矩形坯連鑄和圓坯連鑄過程。本發明對改善連鑄坯質量，提高連鑄坯探傷合格率，實現優質連鑄生產有重大的意義。
權利要求
1.ー種改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法，其特征在于在對連鑄坯實施冷卻時，采用鑄坯內外弧方向冷卻強度一致、左右側方向冷卻強度一致而內外弧方向冷卻強度大于左右側方向冷卻強度的冷卻方式，使鑄坯內外弧方向的凝固殼生長速率相對較快，而左右側方向的生長速率相對較慢，從而使得鑄坯凝固末端的液芯為ー個在內外弧方向被壓扁、左右側方向被拉長的長形區域。
2.根據權利要求1所述的改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法，其特征在于所述鑄坯內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度是按下述步驟確定的，①借助計算機數值仿真技木，采用連鑄ニ維凝固傳熱仿真模型，細化考慮ニ冷各區每排噴嘴橫向水流密度分布對傳熱邊界條件的影響，模擬分析內外弧方向和左右側方向在不同冷卻強度下鑄坯的溫度分布、凝固殼生長形貌以及凝固末端的液芯形態；內外弧方向和左右側方向不同的冷卻強度即對應不同的冷卻方式；②針對不同冷卻方式預測分析連鑄坯凝固殼生長形貌以及凝固末端液芯寬度，在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，研究獲得模擬狀態下最優的冷卻方式，模擬狀態下最優的冷卻方式是偏析溶質及凝固收縮分配面積最大的那種冷卻方式；③將模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下最優的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則進行下一歩；④將前ー步鑄坯實際中心偏折分布狀態以及中心縮孔狀況信息反饋回到模擬仿真分析中，對第②步模擬狀態下最優的冷卻方式進行調整，得到模擬狀態下更優化的冷卻方式；⑤將該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式應用到實際連鑄生產中，通過對實際生產的鑄坯進行低倍分析，研究鑄坯中心偏析以及中心縮孔狀況，如果中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，則該模擬狀態下更優化的鑄坯冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強；否則對前面得到的更優化的冷卻方式進行調整，得到進ー步優化的冷卻方式并應用于實際連鑄生產中，直到實際鑄坯中心偏析及中心縮孔滿足鑄坯質量要求，此時的冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強。
3.根據權利要求1所述的改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法，其特征在于所述鑄坯內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度是按下述步驟確定的，①借助計算機數值仿真技木，采用連鑄ニ維凝固傳熱仿真模型，細化考慮ニ冷各區每排噴嘴橫向水流密度分布對傳熱邊界條件的影響，模擬分析內外弧方向和左右側方向在不同冷卻強度下鑄坯的溫度分布、凝固殼生長形貌以及凝固末端的液芯形態；內外弧方向和左右側方向不同的冷卻強度即對應不同的冷卻方式，每種冷卻方式應避免漏鋼和裂紋產生；②針對不同冷卻方式預測分析連鑄坯凝固殼生長形貌以及凝固末端液芯寬度，在避免漏鋼和裂紋產生的前提下，將偏析溶質及凝固收縮分配面積最大的那種冷卻方式作為最優的冷卻方式并應用到實際連鑄生產中，該最優的冷卻方式對應的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強度即為實際的內外弧方向冷卻強度和左右側方向冷卻強。
全文摘要
本發明公開了一種改善方圓坯中心偏析及縮孔的方法，在對鑄坯實施冷卻時，采用鑄坯內外弧方向冷卻強度一致、左右側方向冷卻強度一致而內外弧方向冷卻強度大于左右側方向冷卻強度的冷卻方式，使鑄坯內外弧方向的凝固殼生長速率相對較快，而左右側方向的生長速率相對較慢，從而使得鑄坯凝固末端的液芯為一個在內外弧方向被壓扁、左右側方向被拉長的長形區域。本發明通過控制偏析溶質元素及凝固收縮的分配方式，避免鑄坯中心小范圍偏析富集，從而有效地改善方圓坯等斷面寬厚尺寸相近的連鑄坯的中心偏析及縮孔，成效明顯且效果穩定，簡單易行，成本低，實施的性價比高。同時有利于連鑄動態輕壓下技術和末端電磁攪拌技術的實施。
文檔編號B22D11/22GK102527975SQ20121003943
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者張健, 張蕾蕾, 申嘉龍, 董志華, 謝鑫, 趙巖, 陳登福, 龍木軍 申請人:重慶大學