结晶器传热对角部以外铸坯凝固滞后的影响

fandongkun

日本加古川钢铁公司板坯连铸机发生钢液拉漏部分的铸坯里，发现在角部以外的部位伴有纵裂。纵裂处与没有纵裂处相比，其凝固壳较簿，且发生凝固滞后现象。
文章认为，凝固滞后是由于亚包晶钢特有的凝固行为时，S/r变态引起的不均匀凝固，使铸坯/结晶器之间的传热恶化所造成的。因此，在结晶器宽边侧角部位附近埋设多对热电偶(下称T/C)，从其温度的变化来推定铸坯凝固滞后现象发生的机理。
在铸坯凝固滞后现象发生时来测定结晶器铜板温度。在结晶器内添加硫磺，通过取硫印来测定凝固壳的分布，调查有没有发生凝固滞后与此时T/C行为的对应关系。在设置T/C的B点发生凝固滞后，此点的凝固壳厚度为7毫米左右，与健全成长的同一断面A点的厚度相比，凝固滞后约40%。以下为各个对应关系的调查结果。
根据铸造方向凝固壳厚度的调查，从弯月面下面至结晶器下部产生不均匀凝固，铸坯凝固滞后现象发生；
在发生凝固滞后的部位，弯月面下面结晶器温度大约低40摄氏度，一直到结晶器下部，温度继续降低；
从发生凝固滞后的部位，到在离水平方向50毫米以上的位置，都没有发现T/C温度的降低。凝固壳黏结时那样的温度变化，在宽度方向上没有传播。
通过对凝固滞后的弯月面研究和大量实测数据分析的结果表明，产生凝固滞后的机理分可为两类∶
向钢水/凝固壳的传热增加(即钢水/凝固壳的热导率增加，这时h2=28000~55000w/m^2.k)；
由于凝固壳/结晶器铜板间隙变大，导致热导率不良(降低，这时h1=13000~19000w/m^2.k)。
用实测得到的凝固滞后部位的凝固壳厚度，对(1)、(2)情况进行传热计算，来估算结晶
器铜板温度的变化。
计算结果表明，(1)的情况，凝固滞后部位的铜板温度与其它部位的温度几乎没有变化，(2)的情况，弯月面下热电偶的温度约下降40摄氏度。
由于导热不良所造成的凝固滞后，从弯月面下发生，可能起因于结晶器/铸坯间存在一定程度的间隙缘故。
高精度掌控连铸机内的铸坯凝固断面，对于抑制中心偏析等内部缺陷是非常重要的。日本小仓钢铁厂在3号连铸机上，用簿型测力传感器检测最终凝固位置，分析铸坯凝固断面。
3号铸机浇铸0.35%~0.75%C的各种钢，测力传感器安装在距弯月面21.9~26.7米非驱动辊的下面。在安装测力传感器的地方，让辊子不重合错开7毫米。因此铸坯内部产生裂纹。测量此处的凝固壳厚度，作成最佳的凝固分析模型，高精度地掌控凝固断面，并同时进行测力传感器反作用力分布的分析。
计算结果表明，
可根据内部裂纹发生的位置，精确地进行凝固分析模型的计算；
确认了高精度分析模型的最终凝固点与测力传感器的增大点非常一致；
关于铸机内铸造方向热坯总变形行为的三维有限元(FEM)分析结果，与由测力传感器反作用力计算的结果非常一致。
从以上结果可以看出，根据测力传感器反作用力分析，可以快速精确预测最终凝固位置和掌控凝固过程的热坯状态。