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【全國】（冶金直播37場）國聯(lián)云鋼鐵直播第十六場上線——北科大劉青教授淺析連鑄鋼凝固冷卻精益控制

發(fā)布時間	所屬行業(yè)	項目性質	地區(qū)
2020-04-13	冶金礦產(chǎn)		全國

（冶金直播37場）國聯(lián)云鋼鐵直播第十六場上線——北科大劉青教授淺析連鑄鋼凝固冷卻精益控制

關鍵字：冶金直播,鋼鐵直播,國聯(lián)云,,連鑄鋼凝固冷卻,,精益控制發(fā)布時間：2020/4/9 來源：國聯(lián)資源網(wǎng)

如何解決鋼水連鑄凝固過程產(chǎn)生的裂紋和偏析等缺陷，優(yōu)化連鑄過程冷卻水量的配置，連鑄坯質量等一系列問題，從而達到高品質鋼的高效連鑄生產(chǎn)？4月8日，國聯(lián)云平臺邀請到北京科技大學教授劉青來到國聯(lián)云冶金直播現(xiàn)場，為全國煉鋼及上下游行業(yè)從業(yè)者帶來“連鑄鋼凝固冷卻精益控制”的在線授課。

直播伊始，劉教授提到，鋼廠生產(chǎn)逐步走向精準化、集成化、綠色化及智能化的“四化”方向，連鑄生產(chǎn)已經(jīng)不再局限于高質量，而是逐步向高拉速、高質量及高作業(yè)率邁進。

劉教授針對鋼水連鑄凝固過程產(chǎn)生裂紋和偏析等缺陷，探討建立基于澆注鋼種特性的熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)值模擬、物理模擬和工業(yè)試驗相結合的方法，開展鋼水凝固過程的多物理場耦合研究，研制二冷“縱-橫”均勻冷卻及動態(tài)控制技術，系統(tǒng)優(yōu)化連鑄過程冷卻水量的配置，從而提高連鑄坯質量，實現(xiàn)高品質鋼的高效連鑄生產(chǎn)。

我們都知道，是否采用與連鑄工藝條件相近的材料（鋼）物性參數(shù), 特別是高溫下鋼的熱物性參數(shù)，是影響連鑄凝固過程數(shù)值模擬精度的一個重要因素。因此，有必要針對鋼在連鑄過程中的熱物理性能進行研究，實現(xiàn)熱物性參數(shù)的精準化，為連鑄凝固冷卻精益控制奠定物性特征的數(shù)據(jù)基礎。

劉教授通過一種新型液相線計算模型對鋼的精準熱物性參數(shù)進行研究，即高溫熱塑性數(shù)據(jù)庫及其預測模型：采用微分法對Fe-i（i=C、Si、Mn、S、P、Ca、Cu、Nb、Ni、Mo）二元相圖進行分析，研究了多種常見合金元素對純鐵熔點值的影響，提出了目標鋼種的液相線溫度計算公式。

結晶器內鋼液的流動、凝固及傳熱過程復雜并難以直接測量。因此，通過建立多物理場耦合數(shù)學模型研究鋼液凝固過程對高品質鋼連鑄具有重要意義。接著，劉教授對CSP結晶器、方坯結晶器及圓坯結晶器鋼液行為多場耦合進行了詳細的數(shù)據(jù)及過程分析。

在連鑄二次冷卻控制中，冷卻強度不均勻、冷卻強度過弱、冷卻強度過大均會誘發(fā)并產(chǎn)生各種缺陷。因此，迫切需要精益控制連鑄坯二次冷卻過程，為提高連鑄坯質量奠定堅實基礎。對于方坯生產(chǎn)，劉教授提出了二冷水部分覆蓋鑄坯表面方法，采用二冷水90%覆蓋鑄坯表面方案，配水優(yōu)化后明顯地提高了鑄坯的內部質量，基本消除角部裂紋。同時，需要調整二冷水橫向分布、噴嘴噴淋距離及動態(tài)控制等。

在實際連鑄生產(chǎn)過程中，結晶器內氣隙的形成、及二冷區(qū)水量的非均勻分配會導致鑄坯的“縱-橫”非均勻凝固冷卻，這一現(xiàn)象與裂紋、偏析等典型鑄坯質量缺陷的產(chǎn)生密切相關。所以，研究非均勻冷卻條件下連鑄坯的凝固組織演變規(guī)律，探索實際連鑄過程的凝固結構控制策略，對生產(chǎn)高質量連鑄坯具有極強的現(xiàn)實意義。

運用鑄造模擬軟件PROCASRT，通過宏/微觀耦合，采用元胞自動機-有限元法(CA-FE)對目標鋼種連鑄還凝固組織進行模擬。在模擬中釆用兩套網(wǎng)格，即宏觀單元網(wǎng)格+微觀元胞網(wǎng)格，其中宏觀單元網(wǎng)格是用于溫度場的計算，微觀元胞網(wǎng)格用于形核及枝晶生長模型的計算?？赏ㄟ^宏觀組織、顯微組織及大方坯凝固冷卻工藝調控進行連鑄坯凝固組織控制。

最后，是本次直播的重頭戲——連鑄坯裂紋和偏析控制。劉教授講解了三角區(qū)裂紋、釩微合金化鋼裂紋控制、內裂紋敏感性預測模型、二冷優(yōu)化控制、末端電磁攪拌、結晶器電磁攪拌、結晶器+末端電磁攪拌、熱輕壓下技術的應用、系統(tǒng)配水優(yōu)化等方面，使得現(xiàn)場觀眾收獲頗豐，對實際生產(chǎn)中遇到的問題有所啟發(fā)。

在國聯(lián)云冶金直播中，劉教授從鋼的精準熱物性參數(shù)、結晶器鋼液行為多場耦合、連鑄二次冷卻控制、連鑄坯凝固組織控制、連鑄坯裂紋和偏析控制等幾方面對連鑄生產(chǎn)過程及問題進行了一個全面的講解。在聊天區(qū)，觀眾代表紛紛獻上熱情的鮮花的笑臉，同時針對自己企業(yè)在實際生產(chǎn)中遇到的問題向劉教授請教。