高品质钢精炼与连铸过程基础理论与应用-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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高品质钢精炼与连铸过程基础理论与应用

项目名称：高品质钢精炼与连铸过程基础理论与应用
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：50925415
申请代码：E0413
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：朱苗勇
负责人职称：教授
依托单位：东北大学
批准年度：2009

中文摘要：

研究开发用于冶金传输过程数值模拟三维适体计算软件，首次采用数值方法准确计算精炼过程的混匀时间，提出考虑底吹喷嘴数的钢包混匀时间计算式；提出了用无因次泡沫准数直接预测泡沫渣高度的新模型，首次发现单层和双层两种泡沫渣类型；开发了可用于钢包底喷粉和吹氩的喷吹元件，对粉气流在狭缝内的运动规律作出理论描述；探索出用数学物理模拟研究钢液中夹杂物物理行为的方法，揭示了精炼和连铸过程夹杂物去除机理及规律；对结晶器热/力学行为、钢渣界面行为、非正弦振动因子等涉及高效连铸的理论与应用基础研究取得重要进展；研究开发了旨在改善连铸坯内部质量的凝固末端动态轻压下关键理论与核心模型，并实施成功应用。获省部级科技一等奖和二等奖4项，获国家发明专利2项，合著专著4部，主编教材1部，主要刊物发表论文138篇，被SCI收录47篇，EI为71篇，论著中英文他引501篇次。入选教育部首批新世纪优秀人才支持计划。已培养博士15名。

中文主题词：宽厚板坯；连铸；数学模型；数值模拟；智能结晶器

英文摘要：

Wide-thick slab；Continuous casting；Mathematical model；Numerical simulation；Intelligent mold

英文主题词： Wide-thick slab；Continuous casting；Mathematical model；Numerical simulation；Intelligent mold

结论摘要：

基于宽厚板的特殊用途和需求、宽厚板坯连铸所面临的工艺与质量控制难点，开展了结晶器冶金学理论及工艺技术研究，揭示了结晶器内多相流行为、凝固传热机理、坯壳生长规律及影响其进程的关键因素，探明并确立了工艺参数与结晶器整体运行间的关系，实现了稳定可靠的高效智能结晶器系统的开发与应用。主要进展及创新点1）考虑电磁发生器的结构特点和结晶器铜板的屏蔽效应，建立了描述电磁场和吹氩作用下结晶器内传输行为的数学模型，实现了磁场、流场、温度场、气泡及夹杂物行为等的多场耦合数值模拟，揭示了结晶器内多相流行为，阐明了反映钢渣卷混程度的F值与弯月面处液面波高之间的内在关系，以及与吹氩量、拉速和线圈电流强度等之间的定量关系，为有效控制钢/渣界面和建立F值在线监测模型奠定了基础。2）建立了描述结晶器铜板热/力学行为、坯壳凝固溶质微观偏析和凝固生长热/力学等理论模型，揭示了保护渣状态及厚度、气隙、界面热流等沿结晶器高度和周向动态分布规律，以及由此引起的坯壳热-力学行为变化规律，揭示了C、Si、Mn、P和S等在初凝坯壳晶界两相区的微观偏析规律以及对凝固方式和凝固前沿裂纹敏感性的影响规律，提出了描述坯壳凝固生长过程裂纹敏感性的CSC分析模型，开发出新型FCT全弧形锥度结晶器，解决了微合金钢宽厚板坯表面质量缺陷的难题。3）建立了描述结晶器弯月面熔渣膜动压润滑模型，揭示了保护渣性质和操作参数对渣道形状和液体摩擦力的影响规律，发现了连铸坯表面裂纹生成于临近负滑脱段的正滑脱时段和液态渣抽吸进入渣道主要发生于负滑脱期的新机理，研制出模拟结晶器振动工艺、检测渣道压力、液位波动、摩擦力和渣耗量等过程数据的试验装置。4）研究开发出基于热电偶温度与摩擦力监测的多耦合及漏钢概率调节的结晶器漏钢预报新系统，解决了高报出率的问题，保障了连铸生产稳定性。5）开发形成了一整套系统、全面提高宽厚板坯表面与内部质量以及稳定连铸生产的工艺技术，实现了智能结晶器的国产化及其应用，有效解决了宽厚板坯连铸所面临的铸坯表面裂纹缺陷频发、内部质量不理想、生产不稳定的3大关键生产技术难题。发表论文78篇，其中被SCI收录27篇，出版教材和学术著作2部，授权发明专利22项、申请3项，培养了2名博士后、7名博士和24名硕士，1篇论文获全国优秀博士论文提名奖，1项成果被教育部直推申报国家奖， 1人入选国家百千万人才工程和教育部长江学者特聘。

成果综合统计