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四流方坯连铸中间包的结构优化试验研究

某钢厂4#连铸机中间包包盖结构优化及应用

某钢厂4＃连铸机中间包包盖结构优化及应用摘要：通过对某钢厂4#连铸机中间包包盖实际使用状况与破损形式分析，对包盖钢壳结构及耐材浇注方式进行改进，适当增加耐材厚度，并增设隔热层以降低包盖表面温度，减小包盖变形，大幅度提高了4＃号连铸机中间包包盖使用寿命。关键词：中间包；包盖；寿命；浇注料；密封条；保温板 1、引言：连铸中间包是钢水包和结晶器之间用于钢水浇注的中转设备，中间包作为钢液冶炼过程中最后一个耐火材料容器，起到存储、分配、净化钢水的作用。中间包包盖是中间包上的一个重要部件,其主要作用有：（1）、在中间包烘烤与浇铸过程中起保温隔热作用，提高中间包烘烤效率与减少钢水散热；（2）、保护钢包滑板机构免受高温钢水的直接热辐射损害；（3）、对现场测温和取样人员起安全防护作用等。由于中间包包盖的工作环境非常恶劣，承受着频繁的温度波动、高温辐射、钢渣的侵蚀、钢结构的变形应力等各种物理和化学破坏，导致包盖内衬浇注料熔损剥落严重，包盖钢壳变形、翘曲严重，制约了中间包包盖寿命的提高。某钢厂4＃连铸机项目于2006年12月投产，使用的中间包为大型矩形中间包，容量80T，由于中间包尺寸较大，所以中间包包盖皆采用三段组合式包盖，分别为A盖、B盖和C盖（如图1所示）。根据中间包包盖内衬耐材原设计方案，包盖浇注料厚度仅为150mm，在浇钢平台预热后，包盖钢壳表面温度可达250℃，加之中间包本身吨位较大，包盖纵向宽度达到2280mm，使用中变形相当严重。A、C 盖使用寿命仅有70炉左右，B盖由于一个较大浇铸孔的存在，变形更为严重，寿命在30～40炉之间，使得中间包包盖成本居高不下，包盖周转紧张。另外，由于包盖钢壳表面温度高，影响到操作人员上包盖插电缆线座的作业安全。图1 4＃连铸机中间包包盖结构示意图 2、中间包包盖破损情况调查与分析 2.1、宝钢一炼钢4＃中间包包盖的破损情况为了全面了解某钢厂4＃连铸机中间包包盖的实际应用状况与破损形式，特对

数值模拟在铸造充型及凝固过程的应用进展

数值模拟在铸造充型及凝固过程的应用进展摘要：综述了铸造过程中数值计算的基本理论，简要介绍了铸造充型及凝固当前国内外发展状况以及所存在的问题，并对铸造过程数值模拟的相关软件进行评述。最后指出合理地利用铸造模拟软件，能够优化铸件的微观组织，提高产品质量，降低产品成本，缩短产品设计和试制周期。关键词：铸造；充型过程；数值模拟；模拟软件

The Application of Numerical Simulation in Mold Filling and Solidification Process Abstract：The basic theory of numerical calculations is summarized, and a brief introduction of the developing situation and existing problems of the casting mold filling and solidification process at home and abroad，reviewed the numerical simulation software of casting process. In the end, it also clearly shows that it can optimize the casting microstructure, improve the quality, decrease the cost and reduce the design and trial cycle for the products by using the numerical simulation software properly. Key words: Casting; Filling and Solidification process; Numerical Simulation; Simulation Software

连铸工艺

连铸：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。连铸的工艺流程: 将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。连铸的主要工艺设备介绍:

钢包回转台钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转臂驱动装置组成。蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行连杆、驱动装置、防护板组成。钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的s曲线加速功能，通过调整s曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过PLC判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。顺时针，逆时针，旋转

天铁热轧板3方圆坯连铸机中间包衬体耐材总体承包技术协议

3#连铸机方圆坯中包衬体耐材技术协议甲方：天铁热轧板有限公司乙方：沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司 2009年4月

技术要求目录 1、项目概述和设计依据 2、中包包衬项目总体承包范围 3、中包包衬设计及材质选择说明 4、耐材清单，耐材技术标准 5、施工方案及技术要求 6、项目实施进度和资料交付 7、产品包装、运输、储存及产品验收 8、性能保证、技术服务及承诺 9、甲方配合事项 10、其它

1. 概述和设计依据 1.1 工程概述：天铁集团在原热轧板公司连铸车间内新建一台弧形半径R13m的8机8流方/圆坯连铸机，年产合格连铸坯约135万t。铸坯全部下线、冷却，部分特殊钢种铸坯下线后经缓冷坑冷却。所有铸坯采用汽车运出连铸车间。考虑到现有转炉的生产能力等外部条件，方/圆坯连铸机建成投产后，连铸车间3台连铸机只考虑2台连铸机同时生产，相应的公辅设施能力按最大的两台连铸机同时生产进行配套。计划2009年6月20日投产。工艺路径为：BOF-LF-CCM, BOF-Ar/N2Blowing、Feedwire-CCM， BOF-LF-RH-CCM。BOF- RH -CCM 1.2 产品结构大纲： 1.3 中包的主要技术指标

1.4.1 乙方必须严格按照甲方提供的《中间罐耐火材料总图》及相关功能结构件耐材图纸，进行中包各层、各功能结构件耐材材质的选择。受钢室要强化设计。 1.4.2 乙方可根据自己的设计理念将中包设计为四层结构（10mm保温毡层+30mm轻质隔热砖层+120mm浇注料永久层+40mm镁质涂抹料工作层）。 1.4.3 中包内部在包壳上按图纸要求方式焊锚固钩。对锚固件要求焊接牢固，翻包时不脱落，具有良好的保温性，锚固件不要太长并且耐700℃温度不变形。耐材材质的选择：保温隔热层纤维毡应不易吸水、高温受压缩变形小、不易粉化而保持良好保温效果，隔热砖具有一定的强度和良好保温性，浇注料永久层具有一定的抗钢水冲刷侵蚀能力同时具有一定的保温隔热性，工作层具有良好的抗钢水冲刷侵蚀能力、对钢水污染在钢种允许的范围内，中包使用后易于与永久层分离而利于翻包。 1.4.4 要求乙方提供的中包设计为下层一块铝镁质冲击板；上层一块湍流器，具有良好的抗钢水冲击强度、抗钢水冲刷侵蚀性能；要求施工中结合紧密，严禁出现中包使用过程中的湍流器漂移、穿透事故。 1.4.5 要求乙方提供的挡渣墙具有良好的抗钢水冲刷侵蚀性能，在中包使用寿命时间内，外形基本不发生变化，保证良好的中包流场；在施工中，挡渣墙严格按甲方提供图纸要求准确安装到位，保证挡墙位置、高度符合图纸要求，严禁挡墙在使用过程中的漂板、穿孔现象。 1.4.6 要求中包座砖的准确定位、对中，座砖外部的良好填充，确保使用的安全性，杜绝中包在使用过程中该位置漏钢事故。 1.4.7 要求乙方根据中包部位、各结构件的损毁特点，结合连铸浇注钢种要求，详细说明包衬耐材选择的依据，切实保证中包包衬耐材的匹配使用，均匀损毁，安全稳定可靠，便于操作，利于中包周转。

冶金过程物料模拟(水模拟)技术

5 冶金过程水模拟【实验性质】综合性实验；学时：4 5.1实验目的冶金过程多是在高温状态下完成，很难对冶金过程的进行直接的观察与测试，因此通常采用物理模拟实验的方法对冶金传输过程加以研究，最为常用的方法是水模实验。冶金传输过程主要典型的反应有两种，一是全混流，另一种是活塞流，以这两种流动现象为基础，开设两个水模实验，一是钢包内钢水流动过程的水模实验研究，另一个是中间包内钢水流动过程的水模实验研究，前者为选作项目后者为比作项目。通过水模实验研究，要求学生掌握以下学习内容： (1) 钢包或中间包的水模型建立方法； (2) 如何保证这两个典型流动水模实验中水的流动与实际钢水流动的相似； (3) 对钢包或中间包内模拟钢水的流动可视化显示； (4) 示踪剂的加入方法及主要研究指标（均匀混合时间、平均停留时间）的计算方法； 5.2实验原理及设备钢包、中间包内钢液的流动，是钢液在重力作用下从钢包水口流入中间包，然后从中间包水口流出。这种情况，一般可视为粘性不可压缩稳态流动，同时可忽略化学反应的影响。根据相似理论，只要满足几何相似和动力学相似就可以保证模型和原型相似。影响钢包、中间包内钢液流动状态的作用力主要有惯性力、重力和黏性力。根据相似理论，在中间包物理模拟中只要选择模型和原型的Re、Fr准数相等就可以保证模型和原型相似。根据流体力学原理，当流体流动的Re数大于第二临界值时，流体的湍动程度及流速的分布几乎不再受Re数的影响，此时流体的流动状态不再变化，且彼此相似，与Re数不再有关，也就是说流体流动进入第二自模化区域，当原型的Re数处于第二自模化区以内时，则模型的Re数不一定与原型的Re数相等，只要都处于第二自模化区域，Fr数相等就能满足相似条件。一般Re数的第二自模化区的临界值为1×104～1×105。夹杂物是危害钢液、钢材质量的主要杂质，尽可能多的去除尽量夹杂物是炼钢的主要目标，钢包吹氩是炉外精炼的重要手段之一，它不仅具有均匀钢水温度、成分的作用，而且也是十分有效的去夹杂措施。通过钢包水模型实验，分析吹气时间及不同吹气量对去除夹杂行为的影响。通过中间包水模型实验，研究使用不同形状的挡墙对中间包内钢液流动的影响，测量其在中间包内的平均停留时间和滞止时间的变化，找出最佳的挡墙设置。利用水模拟方法测量流体分子的停留时间分布，通常应用“刺激－响应”实验，其方法是：在容器入口注入流处输入一个刺激信号，信号一般使用示踪剂来实现。然后在容器出口处测量该输入信号的输出，即所谓响应，从响应曲线得到流体在中间包内的停留时间分布。刺激－响应实验相当于黑箱研究方法，即使流体在流动过程中其流动状态不易或不能直接测量，仍可从响应曲线分析其流动状况，因此这一方法在理想流动的反应器中得到了广泛采用。冶金实验研究中常用的示踪剂有：若系统为高温实际反应器（中间包），既可采用灵敏的放射性同位素作为示踪剂，也可采用不参与反应的其他元素，如铜、金等。若系统为冷态模拟研究，常使用电解质、发光或染色物质作为失踪剂，例如水模型中常采用KCl溶液作为

连铸工艺试题试题

试题一、填空题 1、连铸对钢水的基本要求（钢水温度）（钢水纯净度）（钢水的成分）（钢水的可浇性）。 2、结晶器振动机构采用（高频率）、（小振幅）的振动方式以减少振痕深度，提高铸坯表面质量。 3、中间包是钢包与结晶器之间的中间储存容器，它有（储钢）、（稳流）、（分流）、（缓冲）、（分渣）的作用，是实现多炉连浇的基础。 4、当结晶器（下振的）速度大于（拉坯）速度时，铸坯对结晶器的相对运动为向上，即逆着拉坯方向的运动，这种运动称负滑脱或负滑动。 5、拉矫机的作用有（拉坯）、（矫直）、（送引锭）。 6、连铸小方坯低倍组织是由（边缘等轴晶）、（柱状晶）、（中心等轴晶）三部分组成。 7、结晶器中保护渣的三层结构为（液渣层）、（烧结层）、（粉渣层） 8、我厂新区有4台连铸机，其中5、7、8#机为（小方坯）连铸机；6#机为（异型坯）连铸机。 9、我厂6#机结晶器铜板长（700）mm，流间距为（1800）mm; 5#机结晶器铜管长（1000）mm，流间距为（1300）mm; 7#机结晶器铜管长（900）mm，流间距为（1250）mm; 8#机结晶器铜管长（1000）mm，流间距为（1250）mm; 10、连铸坯质量缺陷主要有（裂纹）、（夹杂）、（皮下气泡）、（脱方）、

（划痕）等。 11、大包保护浇注的主要目的是为了避免(二次氧化)。 12、(结晶器)被称为连铸机的心脏。 13、连铸坯的内部缺陷主要有(中心疏松、缩孔、中心裂纹、中间裂纹、皮下裂纹、皮下气泡、中心偏析、夹渣)等。 14、提高连铸钢水纯净度的主要措施有：炼钢(提供纯净钢水)，采用钢水(炉外精炼处理)和(连铸保护浇铸)。 15、镇静钢的连铸坯内部结构可分为(表面等轴晶)带,( 柱状晶)带及(中心等轴晶)带。 16、工业用钢按化学成分一般分为(碳素钢)和(合金钢)二大类。 17、炉外精炼的主要功能是：调整（温度、成分)，去除钢中(夹杂和气体)。 18、采用轻压下技术主要是改善铸坯的(中心偏析)。 19、当小方坯横截面上两个对角线长度不相等时称为(脱方)。 20、纵裂缺陷属于(表面)缺陷。 21、铸坯中的偏析是指铸坯(化学成份)和(气体及夹杂)的分布不均匀，而通常是指(化学成份)的不均匀分布。 22、产品的技术标准，按照其制定权限和使用的范围可分为(国家标准)、(行业标准)、企业标准等。 23、钢水中的磷是一种有害元素，它可使钢产生(冷脆)。 24、钢水中的硫是一种有害元素，它可使钢产生(热脆)。 25、影响钢水流动性的主要因素是(温度)、(成分)和(钢中夹杂物)。

中间包基础知识

简述中间包是个耐火材料容器，从钢包浇下来的钢水由中间包水口分配到各个结晶器中。连铸具有提高金属收得率和降低能耗的优越性，使炼钢生产工序简化，流程缩短，生产效率显著提高。中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。通常认为中间包起以下作用： 1、分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。 2、连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。 3、减压稳流作用。盛钢桶内液面高度有5—6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。 4、保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。 5、清楚杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。中间包工艺要求： 1、散热好，面积小 2、保温性能好，外形简单 3、水口的大小与配置满足铸坯断面、流数和连铸机布置形式 4、便于浇注、清包和砌砖 5、长期高温下的结构稳定性。中间包的总体结构连铸机上均采用底铸式中间包。它由包体、包盖、塞棒和水口等几部分组成，有长圆形、椭圆形以及三角形等。

1.包体和包盖包体包括包壁和包底。包壁有外壳和内衬组成。外壳一般用12—20mm厚的钢板焊成，易于制造。或用铸钢结构，刚性好但重量较大。外壳上设有吊放罐用的吊钩（环）、安放对准用的支架和供烘烤罐时散发水蒸气用的排气孔。内衬由耐火砖砌成，其内应有一定的倒锥度，以便清渣和砌砖牢固。内衬主要包括：工作层，永久层为30~40mm左右，用粘土砖砌筑；工作层如用耐火砖（粘土质、高铝质等）砌筑时厚度在100mm以上，用绝热板砌筑时视绝热板的厚度而定，一般在30~40mm左右。在方坯连铸机上，近年来普遍采用了“冷”中间罐，它的工作层是用绝热板（酸性或碱性）和胶泥砌成。绝热板的大小按已砌好永久层的内型制作。绝热板一般壁厚取为30mm，底部为40mm。这种罐的特性是除水口外都不用烘烤，节省能耗，减少温降与残钢，装砌方便，可节省人力约为70%。中间罐应设有灌盖，一是为了保温，二是用以保护盛钢桶的桶底不致过分受热而变形，中间罐的寿命主要取决于耐火砖和砌筑的质量。 2.中间罐的水口与塞棒在浇筑板坯和大方坯时，常用塞棒来调节水口的流量。浇铸小方坯时则多用定径水口。滑动水口也常应用在中间罐上。（1）塞棒与盛钢桶上的塞棒一样，它是由钢联杆及多节袖砖组成的，近来正为等静压成形的整体塞棒代替。塞棒长时间在高温钢水中浸泡，容易融化，变形甚至断裂。为提高使用寿命，除采用高质量的耐火砖外，一般都在塞棒中通入压缩空气或氩气进行冷却。（2）水口水口由含三氧化二铝70~75%的莫米面制作。依浇铸钢种不同，也有用氧化镁、氧化锆，还有用高铝石墨质或氧化锆质制作的。水口是中间包寿命最短。滑动水口有插入式滑动水口、往复式滑动水口、旋转式滑动水口。

炼钢连铸工艺介绍

连铸工艺流程介绍将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”的铜模内(叫结晶器)，钢水很快与“活底”凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。

【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸钢水的准备一、连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。二、钢水在钢包中的温度控制：根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温 2）加废钢调温 3）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温

连铸机组中间包强度分析

连铸机组中间包强度分析董春光 (常州宝菱重工机械有限公司,江苏常州　213019) 摘要:通过计算机有限元法和材料力学计算法,对中间包强度进行了分析。关键词:连铸机;中间包;强度计算中图分类号:T G233.6 引　言中间包是连铸机组重要设备,工况条件差、负载大,设计和制造过程中需要重点关注强度薄弱之处。本文采用材料力学计算和计算机有限元两种方法对典型性中间包进行了强度分析。 1　计算机有限元法 1.1　几何模型的建立用三维绘图软件INVENT OR建立了中间包的三维模型,然后将三维模型导入有限元软件ABA QUS中进行分析。模型中假设焊缝完好并等强度过渡,忽略了对结构强度影响很小的部件和零件中的倒角。 1.2　材料参数材料参数如表1所示。表1　材料参数弹性模量/M Pa泊松比壳体210×1030.3 耐火材料1040.2 1.3　载荷和边界条件在计算模型中,中间罐装配钢结构重量为21.4t,耐火材料的重量为18t,中间罐钢水重量为85t,其它设备重量为1t。其中,中间罐装配钢结构、耐火材料和其它设备的重量以自重的方式施加载荷,钢水的重量以静水压力方式施加到耐火材料上。施加的载荷如图1 所示。图1 　中间罐的载荷施加图2　工作状态下的竖直方向上的位移分布中间罐有两种工况,存在两种支撑位置:(1)吊装时,中间罐装满钢水,吊具吊装四处吊耳(件1254);(2)工作过程中,四处平板(件1265)放置在中间罐车上。在计算模型中,分别将四处吊耳和平板的上下方向(Z向)约束,为使结构静定,分别约束在同一侧的两处吊耳和平板的水平方向(X向)和横向(Y向)的位移。　第38卷第2期 2010年4月现代冶金 M odern M etallurgy Vo l.38　N o.2 Aug.2010 收稿日期:2010-01-12 作者简介:董春光(1974—),男,工程师。电话:(0519)83258319

充型过程的水模拟实验

充型过程的水模拟实验实验学时：3h 实验性质：验证性实验要求：必开所属课程：材料成形工艺一、实验目的 ⒈了解在充填过程中浇注系统各组元产生的主要物理现象及带来的后果； ⒉了解几种典型浇注系统的结构及其优缺点。 ⒊了解阶梯式浇注系统的优缺点，掌握阶梯式浇注系统的要领。二、实验内容 ⒈在充填过程中浇口杯出现的水平旋涡及吸气现象；垂直旋涡及捕渣效果； ⒉有机玻璃模型直浇口中的吸气现象及防止措施； ⒊横浇道中各断面压力分布，充满情况； ⒋不同横浇道捕渣效果的观察。三、实验用仪器设备和材料 ⒈ZS-1型浇注系统水模拟实验台； ⒉各种浇注系统有机玻璃模型、U型测压计（用水，自制）、乳胶管、钢板尺、支架； ⒊聚苯乙烯泡沫颗粒（渣团的“模拟物”）。四、实验方法和步骤 ⒈浇口杯中水平和垂直旋涡及吸气现象； ⑴将二元浇注系统模型1（等截面直浇道）放到水力模拟实验台架上，按以下次序进行观察和测量水平旋涡出现和消除时，浇口杯中液面的高度。（注意用阀门控制水量）（ａ）浇注在浇口杯的中部；图1—2（ａ）（ｂ）浇注在浇口杯的侧壁上；图1—2 （ｂ）实验时注意观察浇口杯液面深度和浇注高度对形成水平涡流的影响、液体流入直浇道的状况、吸气情况，并放入模拟渣团，绘简图记录之。图1—1 模型1 图1—2 ⑵将模型2（图1—3）放到水力模拟实验台支架上，观察垂直旋涡出现的情况及渣团的运动。浇注时让下落的流股靠近浇口杯的侧壁，开始浇注时应慢，保持一定的液面高度，绘简图记录渣团的运动。 ⒉有机玻璃直浇道中的吸气现象及防止措施 ⑴将模型1放到实验台架上，保持浇口杯液面呈接近充满状态，观察直浇道上三个小孔有何现象，然后与测压计胶管连接并测出三个小孔的压力值，填入表1中。

中间包基础知识及在炼钢中的作用

中间包基础知识及在炼钢中的作用中间包在整个炼钢过程中作用接受从钢包浇下来的钢水，在由中间包水口分配到各个结晶器中。其中也会说道，中间包的冶金功能、中间包容量增大原因、中间包页面临界高度，中间包页面临界高度，中间包内钢水流动特点等，下边给大家一一详细说明。一、中间包作用是： (1)降低钢水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平稳地把钢水注入结晶器; (2)促使钢水中的夹杂物进一步上浮，以净化钢液; (3)分流钢水。对多流连铸机，通过中间包将钢水分配到各个结晶器; (4)贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时不减拉速，为多炉连浇创造条件。可见，中间包的作用主要是减压、稳流、去夹杂、贮存和分流钢水。二、中间包的冶金功能 ① 净化功能。为生产高纯净度的钢，在中间包采用挡墙加坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度降低钢中非金属夹杂物含量，且在生产上已取得了明显的效果。 ② 调温功能。为使浇注过程中中间包前、中、后期钢水温度小于5℃，接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施以调节钢水温度。 ③ 成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞。 ④ 精炼功能。在中间包钢水表面加入双层渣吸收钢中上浮的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变Al2O3夹杂形态，防止水口堵塞。 ⑤ 加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施，准确控制钢水浇注温度在3~+5℃。钢水在中间包内的理论停留时间国内钢包注流进入中间包到流入结晶器路程中，钢水在中间包所经历的时间。它的定义是：t =V/Q 式中t-钢水在中间包的停留时间，min;V-中间包钢水容积或钢水重量，m3或t;Q-中间包钢水流量，t /min。如中间包钢水重量为15吨，浇注板坯200×1200mm，拉速V为1.5m/min，则钢水流量Q：Q=0.2×1.2×1.5×7.0= 2.52 t /min 所以t =15 /2.52 = 6min也就是说钢水在中间包停留时间为6min。如果在中间包内钢水很快的从水口流到结晶器内，则夹杂物就来不及上浮。总的原则是：在中间包内钢水停留时间越长，则夹杂物就有充分时间上浮，钢水就越干净。为增加钢水停留时间，有效的办法就是采用大容量、深熔池的中间包。60年代中间包容量一般为6吨，现在最大为80吨。应根据钢包容量，尽可能把中间包容量选大一些，采用大容量，深熔池中间包是当前发展的趋势。三、中包容量增大的原因 (1)延长钢水在中间包内的停留时间，有利于夹杂物上浮;

连铸工艺流程介绍

连铸工艺流程介绍 ---- 冶金自动化系列专题【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。【发表建议】连铸的目的:将钢水铸造成钢坯。连铸的工艺流程: 将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。【查看全文】连铸自动化控制工艺流程图连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。【

查看全文】连铸的主要工艺设备介绍: 钢包回转台钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。【查看全文】中间包中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。【查看全文】结晶器在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。【查看全文】拉矫机在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。【查看全文】电磁搅拌器电磁搅拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，

炼钢连铸机中包滑板及中包塞棒机构比较

关于炼钢连铸机中包滑板及中包塞棒机构的性能比较一、连铸机结晶器液面自动控制简介在现代冶金企业中，连铸工艺已占主导地位，在连续浇铸工程中，为保证连铸机有稳定的浇铸，必须时刻控制结晶器内的钢水液面，使之保持在一定的高度范围内。而凭操作工肉眼观察结晶器内钢水液面高度，手动调节拉坯速度，很容易造成漏钢等事故，且会产生夹渣等铸坯质量问题【1】。因此采用自动控制是连铸生产的必然方向。中包设备主要功能是将大包钢水连续、平稳、保护性的流至结晶器内形成坯壳。中包设备系统组成如图一，主要有大包水口、中包、中包水口及中包液面控制系统。大包中的钢水经过大包水口流入中包，再经中包水口和液面控制机构流到结晶器内。在整个流程中，液面控制系统是其中的关键。连铸工艺对液面控制提出了很高的要求，液面波动容易引起卷渣，从而导致铸坯缺陷影响铸坯质量。另外，结晶器内液面的变化对冷轧钢板表面的缺陷如起鳞，甚至对有些用户要求越来越严的某些钢种产生的结疤也有重要影响。正是由于连铸工艺对液面控制的严苛性，诞生了结晶器液面自动控制系统。结晶器液位控制系统(MLC)用于自动开浇，并在浇铸期间保持钢水液位在预设恒定液位上，任何对预设恒定液位偏移都可以通过控制系统中执行机构的位置调整来补偿。结晶器液位控制系统执行以下功能： 1)自动开浇(结晶器钢水填充)。 2)浇铸期间结晶器液位测量与控制。图一中包设备组成 1-大包；2-大包滑板；3-下水口；4-长水口；7-中包；9-浸入式水口；10-中包液面控制系统；

3)事故时快速关闭。二、连铸机结晶器液面自动控制原理及组成结晶器液面控制系统主要由三个部分组成：检测系统、控制与处理系统、执行系统。 1、检测系统检测系统主要根据液面检测的方式进行分类，主要检测方式有：放射源型、涡流型、红外型、电磁型等，其各自原理及特点如下：放射源型：根据辐射的穿透、衰减、吸收理论，制造出测量射线数量的仪表；根据射线的数量来精确地读取液面高度，从而达到液面控制的目的。其特点是信号稳定，受干扰少，灵敏度高，使用维修方便。涡流型：涡流传感器中的电磁信号在钢水表面产生涡电流，强度随钢水与传感器间距的变化，传感器测得此信号并送给主机，主机根据信号强度来读取液面的高度，其特点是灵敏度高，测程长，信号线性度好，适应于板坯。红外型：红外摄像机感知钢水液而热信号的强度并处理后的电信号送给主机，主机根据热信号的强度来读取液面高度，其特点足抗干扰能力强，安装方便，图形直观，适合于敞开浇铸。电磁型：传感器安装于结晶器导流水套上感应而于导流水套内表面齐平，传感器发射电信号并接受返回的涡电流，其强度于钢水液面成正比，主机根据涡电流信号强度凄取液面高度，其特点为灵敏度高，信号衰减少，系统简单可靠。由于武钢几个炼钢厂主要是生产板坯，由此特性，主要采用的是涡流型液面检测系统。 2、控制与处理系统控制与处理系统主要是指多种数据处理系统、PLC、人机界面系统以及液位控制的电子设备等。多种数据处理系统(MULTIBUS II，简称MBII)的运行和监控处理平台分别是iRMX(或VxWorks)和Logicad，它们具有良好的硬件兼容性能。MULTI．BUSII、ISA、PC／104总线接口模块，兼有直接耦合和变压器耦合两种1553B 总线耦合方式，多达1800个功能强大的应用程序接口(API)，还具有双口冗余RAM，可灵活配置存贮器地址、寄存器地址和中断级别等。 PLC系统1号连铸是采用西门子s5—155(2号连铸是S7—415)编程的，这种编程具有编程灵活、适用方面广可靠性高、适用性强等优点。

铸件充型凝固过程数值模拟实验报告

哈尔滨工业大学《材料加工过程数值模拟基础》实验课程铸件充型凝固过程数值模拟实验报告姓名：学号：班级：材料科学与工程学院

铸件充型凝固过程数值模拟实验报告实验一：铸件凝固过程数值模拟一、实验目的 1．学习有限差分法温度场模拟的数学模型和基本思路； 2．掌握用AnyCasting 铸造模拟软件进行温度场模拟的方法。二、实验原理 1．有限差分法温度场模拟的基本思路：设计铸造工艺方案→根据定解条件求解能量方程→揭示凝固行为细节→预测凝固缺陷→改进工艺方案，返回第二步循环。 2．有限差分法温度场模拟的数学模型： 222222T T T T L C t x y z t r l 骣抖抖?÷?÷=+++?÷÷?抖抖?桫三、铸件凝固模拟过程及参数设置 1．凝固模拟过程铸件、浇冒口等三维实体造型（输出STL 文件）→网格剖分、纯凝固过程参数设置等前处理→凝固温度场和收缩缺陷计算模拟数据→后处理得到动态的液相凝固、铸件色温图和缩孔缺陷等文件。 2．参数设置铸件材质：AC1B 铸型材质：SM20C 初始条件：上下模500℃，侧模400℃，升液管700℃。边界条件：所有界面与空气间的界面传热系数都为10W/(m 2?K)，熔融金属液与模具之间的界面传热系数为4000 W/(m 2?K)，各部分模具间和模具与升液管间界面传热系数都为5000 W/(m 2?K)。四、模拟结果

图1 冷却时间由于模拟中设置了水冷和空冷条件，所以铸件冷却速度较快。由图1可知凝固首先发生在铸件表面，铸件的轮辋区厚度较薄，冷却速度比轮辐处冷却快。内浇口先于轮辐凝固，在内浇口凝固后升液管内铝合金熔液无法对轮毂进行补缩，则在轮毂中最后凝固处容易产生缩松缩孔。图2 冷却率由冷却率分布情况可知凝固过程中各部分冷却速率不同，可以判断出凝固时内应力较大的区域，在应力较大区域铸件容易产生裂纹缺陷。由模拟结果中铸件的温度场情况，合理设置工艺参数减少缩松缩孔及裂纹的产生，合理布置冷却水管的分布位置。

连铸工艺详解

连铸工艺详解连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸钢水的准备一、连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。二、钢水在钢包中的温度控制：根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温 2）加废钢调温 3）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温中间包钢水温度的控制一、浇铸温度的确定浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）： T=TL+△T 。二、液相线温度：即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：

T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[%Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2. 0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]} 三、钢水过热度的确定钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。钢种类别过热度非合金结构钢 10-20℃ 铝镇静深冲钢 15-25℃ 高碳、低合金钢 5-15℃ 四、出钢温度的确定钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程： △T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5 △T1出钢过程的温降； △T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降 (1.0～1.5℃/min)； △T3钢包精炼过程的温降（6～10℃/min）； △T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5～1.2℃/min）； △T5钢水从钢包注入中间包的温降。 T出钢 = T浇+△T总控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。拉速的确定和控制一、拉速控制作用: 拉速定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速。二、拉速确定原则: 确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。

铸造充型过程

铸造充型过程前言 2000年11月ICME（铸铁工程学会）的技术委员会筹备一项关于“液体流动及铸造充型过程”的工作方案。本书的开篇草稿在2001年6月刊出，该部分现已重编为第一章。铸造充型过程：这项工作方案对任何从事铸造工艺的人都会有帮助，并可作为对未来工程师的培训教材（手册）。该委员会认为：这项工作不仅有助于提高产品的质量及铸件的可靠性，还可作为研究与发展计划项目的鉴定方法。由于工作程序量很大的原因，特将其分成如下部分： A1：与充型过程相关的设计程序及对铸件质量的影响。 A2：流体力学基本原理 A3：金属（液态）的供给系统 A4：浇注系统的原理和设计附篇B1：浇注过程的计算机模拟为了使该手册（终稿）汇集的学科更加广泛，特邀请了许多名委员来注释、审定、校对。下列篇幅仅仅是A2（流体动力学基本原理）其中的一部分，涉及到：金属液的流动速度、由于重力所产生的速率，反重力，流量系数。本篇的第二部分于2001年10月出版，它涉及到：层流和紊流、雷诺理论、魏伯理论、布鲁克原理、表面紊流、贝努利原理、压力损失和分流。该工作组织非常愿意接纳其他的委员，如果你感兴趣的话，请与ICME总部的Pam Murrell先生联系。

A2章节，流体力学基本原理的一部分。本章节将使你更深入地理解（铁水的）传送速度和浇注系统设计的流体力学基本原理。液流的概念涉及到（流体）基本原理、数学公式；如果对流体力学基本原理不能够很好地理解，就不可能设计出有效的浇注系统。一般情况下，如果没有对流体基本规律的理解，就不会获得设计计算的支持。许多铸造工人仍然沿袭老经验的传统设计规律（涉及浇口杯、横浇口、内浇口尺寸），这样，在浇注系统内部就不能够达到安全而有效的流动速度。若想获得高水平、优质的铸件，就必须正确地计算和设计浇注系统。有了设计正确的浇注系统，则模型的修改及铸件的试验可以减少到最少次数，铁水的填充也会比以前的工艺更加科学，顾客才会更加信任。许多铸造界的同仁拥有计算机的铸造过程模拟软件，同时，大多数模拟软件可以完美地预测温度条件、凝固过程、充型需求。其实，精确地预测金属液的流动条件常常有一定的局限性。在B章节中充型过程的计算机模拟程序是经过详细检查过的。即使你具有一个计算机充型过程模拟软件包，那么对流体力学的充分理解，将有助于发现软件的局限性和不足。金属液流的速度为了使铸件按照设计方式状态进行填充，我们要考虑在需要的时间里，铸造填充能力的局限性，以及金属液倒入或吸出的实际输送条件，我们的设计工作大部分是围绕反映kg/s即填充速度，而不是某些书本中说的速率。我们所试验浇注的铸件，具有重量但没有速率，流量是指每秒钟流过的金属重量，即使金属液获得相当大的速率、流过相当长的距离，但它仍然以相同的流量而输送。（见图2）当金属液流在两个“单元”里具有相同的速率时，通过图2小截面（图1的1/4倍）的流量，仅仅是通过图1截面流量的1/4。

铸造充型过程的数值模拟

（学生姓名：王霞学院：材料科学与工程专业：材料工程学号：20131800103 二○一四年二月铸造充型过程数值模拟的研究进展

摘要铸造过程计算机数值模拟技术是当今材料科学的重要前沿领域。本文从铸件充型数值模拟的发展过程、软件的开发状况、计算方法及验证方法等四个方面介绍了国内外铸件充型过程计算机数值模拟的概况。关键词: 数值模拟; 充型过程; 铸件; 模拟软件

Abstract The technology of computernumerical simulation on casting process is an importangt frontal field of material science and technolgy.The present foreign and domestic research on compter digital simulation of casting process is summarized in the paper from four respects of evolution of numerical simulation of filling processes of castings,development state of software ,method to calculate and method to prove. Key words:numerical simulation ;filling process;castings;simulation software

中间包用耐火材料(附)

中间包用耐火材料中间包是钢包和结晶器之间用于钢水过渡装置。中间包的主要任务是：（1）分流钢水。对多流连铸机通过中间包将钢水分配到各个结晶器；（2）稳流。降低钢水静压力，保持中间包稳定的液面，平稳地把钢水注入到结晶器；（3）贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时，不减拉速，为多炉连浇创造条件；（4）净化钢水。在较长的浇注时间内，使钢水温度基本不变，促使钢水中夹杂物进一步上浮，防止钢水和空气接触，避免吸氧、吸氮。中间包内衬耐火材料组成，大体包括以下部分： (1)保温层（10～30mm），该层紧挨着中间包钢壳，通常采用石棉板、保温砖或轻质浇注料。效果最好的为硅酸铝纤维毡，热导率低，也易砌筑。 (2)永久层（100～200mm），该层与保温层相接触，其材料一般为粘土砖。整体永久衬最为普遍，浇注料一般为高铝质或莫来石质自流浇注料。 (3)工作层（20～50mm），该层与钢水接触，是关键部位。现在普遍采用绝热板或涂料。绝热板一般为硅质、镁质、镁橄榄石质；涂料为镁质、镁铬质、镁钙质。涂料采机械喷涂或手工涂抹。 (4)座砖，镶嵌在中间包底，安装中间包水口用，其材质通常为高铝质。 (5)包底，其材质基本与工作层相当，中间包包底工作层受钢水冲击部位极易损坏，要求抗侵蚀耐磨损，一般用高铝砖或致密高铝砖和铝铬砖，也用特制大块的高强度焦油镁砖。钢水冲击部位采用锆英石砖或预制块增强。 (6)包盖覆盖在中间包上，可起保温和钢水飞溅等作用，其材质采用粘土质或高铝质浇注料作包盖。 (7)挡渣墙（堰），该墙砌于中间包内，可以是单墙，也可以是双墙。挡渣墙堰的材质，通常是高铝砖，也可以制成预制块，其目的是用来挡的。为提高钢水的清洁度，在挡渣墙上还可以设置钢水过滤器。中间包的功能连铸中间包原为钢水保温用，主要目的是钢水分配和整流。随着中间包钢水缓冷、钢水再加热技术、氩气密封技术、气体搅拌技术和清除钢水中非金属夹杂物等技术的开发成功，连铸中间包已成为钢铁冶炼过程中在最后阶段最主要的精炼容器，并向大型化发展。