| 连铸坯振痕的形成机理及电磁控制技术 |
http://www.yn56.com 2007-12-8 9:10:00 采编:zhangfeng |
这一机理提出时间较晚，可以用来粗略地解释一些实验现象，但仍然还有很多不完善的地方，值得进一步地研究。 （6）弯月面温度波动导致振痕理论。该理论认为连铸过程中结晶器振动导致初始凝固坯壳的“温度波动”是铸坯表面振痕形成的一个重要原因，其主要观点如图1所示。该机理认为，在结晶器振动的某一时刻，θ1点与金属接触，温度高于θ2点，此时弯月面上的初始凝固点的位置在A点处。随着连铸过程的进行，铸坯坯壳和结晶器一起下移，但因为存在负滑脱，结晶器下降的位移大于铸坯，导致原来与保护渣相接触的相对温度较低的θ2点与初凝壳接触，从而加速了金属的冷却和凝固，使弯月面上的凝固点上移到B点（B点比A点更远离结晶器壁）。同时凝固坯壳增厚，强度增加，液态金属的静压力难以将其压回结晶器壁。而相对结晶器不断上升的液位则溢过初始凝固壳，这种溢流现象导致了振痕的形成。随后，结晶器向上振动，θ1 点回到原位置，又开始形成新的坯壳，此时弯月面上的初始凝固点为A’。如此反复，就在铸坯表面产生了周期性的振痕。初始凝固坯壳随结晶器振动产生的温度波动可能是连铸坯表面振痕形成的一个重要原因。 关于这一新的现象，目前已通过小型连铸实验测量和初步的数学模拟计算得到了证实，但这种温度波动对振痕形成的影响到底有多大，温度波动在振痕形成过程中是不是主要的矛盾，还值得更深入的研究。 连铸坯振痕控制技术 上面所述的各种振痕机理，分别从初始凝固坯的传热、力学性能，结晶器区域传热行为，保护渣道压力的变化以及钢液和保护渣道之间的表面张力等方面出发对振痕的形成给出了各自的解释。在此基础上，冶金工作者开发出各种各样的控制连铸坯振痕形态的技术。 1 改变结晶器振动方式 为了减轻铸坯振痕的危害，人们从改变结晶器振动方式入手，发展出了高频率小振幅振动技术，非正弦振动技术，谐振结晶器，结晶器宽面横纵向振动技术相结合技术，以及超声波振动技术等，并都取得了减轻振痕深度，改善铸坯表面质量的效果。 高频率小振幅振动技术改善铸坯表面振痕形成可以从现有的许多机理中得到解释。比如，从结晶器弯月面处变形形成负锥度的角度看来，采用高频率小振幅的振动形式，结晶器作用在初始凝固坯壳上的时间短，并且作用距离也小，即使在结晶器变形较大的情况下，初生坯壳也不至于被压迫变形太多，振痕深度得以变浅。从振痕形成的“二次弯月面”机理来说，结晶器高频率小振幅的振动情况下，一个振动周期内“弯月面坯壳”变薄，并且弯月面坯壳和下部“铸坯坯壳”的相互作用减弱，这些都有利于减轻振痕。从“保护渣作用”机理方面看，此时，负滑脱时间减少，保护渣道内压力减小，显然也能抑制振痕的形成。 如前所述，振痕形成的保护渣作用机理由于研究深入，被广泛认可。所以，有很多技术几乎是完全依此机理而提出的。比如非正弦振动技术，结晶器宽面横纵向振动技术相结合技术，以及超声波振动技术。非正弦振动技术的核心思想是通过改变一个周期内的振动速度分布，使结晶器振动时处于负滑脱的时间减短，从而减少坯壳因保护渣道压力导致的变形，振痕深度变浅。所谓结晶器宽面横纵向振动技术就是在结晶器上下振动处于负滑脱期，保护渣道内压力为正压时，将结晶器的宽面在水平方向外撤以释放此压力，当结晶器振动处于正滑脱期时，保护渣道内压力为负压，此时让结晶器宽面铜板内压以防止坯壳的变形。该技术的创新之处就在于让结晶器宽面水平方向振动同上下振动耦合起来，以维持保护渣道内压力的稳定，从而控制初始凝固坯壳的行为。此技术在工业规模实验中已有应用，宽面水平方向的振动幅值控制在±0.1mm内，以和保护渣道本身的宽度相匹配。 2 改变结晶器的结构和材质 < (续) |
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