一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法技术

本发明专利技术属于冶金连铸技术领域，具体为一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法，根据电磁搅拌器及结晶器参数建立电磁搅拌器及结晶器模型，设定不同的搅拌电流和搅拌频率，计算不同的搅拌电流和搅拌频率下结晶器内的磁场分布，根据不同钢种的物性参数及连铸拉速，计算结晶器内的流场分布，通过结晶器内磁场分布和流场分布的耦合计算结果，确定交替电磁搅拌工艺参数，本发明专利技术所述工艺能够提高连铸圆坯的内部质量，为后续成品管材的质量稳定奠定基础。奠定基础。奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法


[0001]本专利技术涉及冶金连铸
，具体为一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法。

技术介绍

[0002]连铸圆坯因具有适宜的断面尺寸，广泛应用于无缝钢管的生产。随着钢铁行业的不断发展，下游客户对管材的质量要求越来越高，作为原材料的连铸圆坯质量也需严格控制。
[0003]圆坯生产时由于椭圆度的要求，连铸机一般不配备轻压下设备，其内部质量的控制主要依靠电磁搅拌工艺，同时匹配适宜的拉速、钢水过热度和二冷水量。众所周知，结晶器电磁搅拌具有加快钢液过热耗散、均匀钢液温度及促进夹杂物上浮的作用。其作用效果为：高温钢液在电磁力作用下做旋转运动。钢液的旋转对钢液起到了搅拌作用，可以加快高温钢液的过热耗散，均匀钢液温度。同时，旋转的钢液切割凝固前沿枝晶，被切断的枝晶可作为中心等轴晶的形核质点，有利于中心等轴晶的生长。除上述作用外，钢液的旋转搅拌可产生离心力，从而使钢液中夹杂物或气泡聚集上浮，起到净化钢液的作用。理论上，电磁搅拌强度取大值有利于铸坯中心等轴晶的生成，提高等轴晶区占比。但搅拌强度过大，反而容易恶化铸坯内部质量，如致使铸坯凝固前沿产生白亮带，或增大结晶器内钢液面波动形成卷渣，影响钢液洁净度。
[0004]由于上述问题的存在，部分研究学者提出了使用结晶器/凝固末端交替电磁搅拌模式生产铸坯的方法，即通过“正搅
‑
反搅”的模式对钢液进行搅拌，从而在控制结晶器内液面波动的同时增加电磁力对钢液的搅拌力度，提高钢液过热的耗散效率。但是要想通过交替电磁搅拌实现对铸坯内部质量的改善效果，需匹配适宜的搅拌参数（搅拌电流、搅拌频率和搅拌时间），若搅拌参数不合理，则会出现搅拌效率低或搅拌力过强的情况，出现白亮带或卷渣现象，反而恶化铸坯质量，不利于圆坯内部质量的控制。故如何确定圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法。
[0006]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法，包括如下步骤：
[0008]S1.根据电磁搅拌器及结晶器参数建立电磁搅拌器及结晶器模型，设定不同的搅拌电流和搅拌频率，计算不同的搅拌电流和搅拌频率下结晶器内的磁场分布；
[0009]S2.根据不同钢种的物性参数及连铸拉速，计算结晶器内的流场分布；
[0010]S3.对结晶器内的磁场分布和流场分布进行耦合计算，通过耦合计算结果确定交替电磁搅拌工艺参数。
[0011]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述交替电磁搅拌工艺为“正搅
‑
停搅
‑
反搅”模式。
[0012]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，使用Maxwell软件计算不同电磁搅拌参数下结晶器内的磁场分布。
[0013]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，采用Fluent软件中的SIMPLEC算法计算结晶器内的流场分布。
[0014]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，耦合计算结果包括结晶器内钢液速度及液面波动情况。
[0015]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，将计算得到的磁场分布结果作为动量方程的源项引入到流场分布计算模型中，采用ANSYS软件中的CFX模块进行耦合计算。
[0016]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，电磁搅拌工艺参数包括搅拌电流、搅拌频率和搅拌时间。
[0017]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，根据结晶器内钢液速度及液面波动情况，确定交替电磁搅拌工艺参数，具体为：根据耦合计算结果，得到正搅结束时刻结晶器内电磁搅拌器中心水平面上钢液流动及液面波动情况；然后设置电磁搅拌强度为零，得到停搅瞬时结晶器内电磁搅拌器中心水平面上钢液流动及液面波动情况；最后通过调整电搅器相位角正负号，开启电磁搅拌器对钢液进行反向搅动，得到反搅结束时刻结晶器内电磁搅拌器中心水平面上钢液流动及液面波动情况。当正搅、反搅停止时，电磁搅拌器中心水平面上钢液流动速度相近，但方向相反，且结晶器内钢液面波动在
±
3mm内时，则认为此时设定的电磁搅拌参数为适宜的参数，确定相应电磁搅拌参数为交替电磁搅拌工艺参数。
[0018]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0019]一种圆坯连铸方法，包括如下步骤：
[0020]Sa.液态高温钢液通过中间包流入结晶器，通过控制塞棒开度及钢液拉速，使结晶器内钢液面稳定；
[0021]Sb.开启结晶器电磁搅拌器，将电磁搅拌工艺参数设定为上述圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法确定的电磁搅拌工艺参数；
[0022]Sc.完成浇铸。
[0023]作为本专利技术所述的一种圆坯连铸方法的优选方案，其中：所述的电磁搅拌器为外置式。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]本专利技术提出一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法，根据电磁搅拌器及结晶器参数建立电磁搅拌器及结晶器模型，设定不同的搅拌电流和搅拌频率，计算不同的搅拌电流和搅拌频率下结晶器内的磁场分布；根据不同钢种的物性参数及连铸拉速，计算结晶器内的流场分布；通过结晶器内磁场分布和流场分布的耦合计算结果，确定交替电磁搅拌工艺参数。本专利技术所述工艺能够提高连铸圆坯的内部质量，为后续成品管材的质量稳定奠定基础。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1电磁搅拌器水平中心面上钢液的水平流场示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1结晶器内钢液面波动示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例1铸坯的低倍示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例2铸坯的低倍示意图；
[0031]图5为本专利技术对比例1铸坯的低倍示意图；
[0032]图6为本专利技术对比例2铸坯的低倍示意图；
[0033]图7为本专利技术对比例3铸坯的低倍示意图；
[0034]图8为本专利技术对比例4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆坯连铸结晶器交替电磁搅拌工艺参数的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.根据电磁搅拌器及结晶器参数建立电磁搅拌器及结晶器模型，设定不同的搅拌电流和搅拌频率，计算不同的搅拌电流和搅拌频率下结晶器内的磁场分布；S2.根据不同钢种的物性参数及连铸拉速，计算结晶器内的流场分布；S3.对结晶器内的磁场分布和流场分布进行耦合计算，通过耦合计算结果确定交替电磁搅拌工艺参数。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述交替电磁搅拌工艺为“正搅
‑
停搅
‑
反搅”模式。3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用Maxwell软件计算不同电磁搅拌参数下结晶器内的磁场分布。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用Fluent软件中的SIMPLEC算法计算结晶器内的流场分布。5.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，耦合计算结果包括结晶器内钢液速度及液面波动情况。6.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，将计算得到的磁场分布结果作为动量方程的源项引入到流场分布计算模型中，采用ANSYS软件中的CFX模块进行耦合计算。7.根据权利要求5所述的确定方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：包燕平，张孟昀，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：