工业用电工钢是重要的能源钢铁材料，分用于制造变压器铁芯和电机铁芯。电机钢主要用于制造在旋转磁场中工作的电动机和发电机铁芯材料，应具有良好的电磁性能、工艺性能和机械性能。在相当长的时期内，我国冷轧电机钢的生产不能满足机电、电子、发电工业的迅速发展，进口量很大，其中既有生产技术原因，也有经济因素。为摸索冷轧电机钢小板坯连铸的工业实验，本课题组开展了摸索采用普通钢铁生产流程生产带宽500mm以下的小电机用低成本冷轧电机钢带的工业实验研究。本论文重点叙述其中小板坯连铸对中间包、结晶器内部流场进行模拟计算和连铸生产实验结果。
1小板坯连铸的工艺技术参数1. 1装备参数铸机机型为一机二流四点矫直全弧形板坯连铸机，弧形半径为R 6. 5 /8. 6 /12. 8 /25，铸坯断面为180mm 495mm，结晶器铜板高度为850mm，冶金长度为18. 03m.
1. 2工艺参数连铸过程需采用全程保护浇铸。大包至中间包采用氩封长水口，内径70mm；中间包加硅钢专用覆盖剂。钢水过热度控制在10 30 ，中包温度控制在1550 1580.结晶器需加硅钢专用保护渣以防止增碳，喂铝线，并要求液面保持稳定，以防止卷渣。硅钢导热性能比普通钢差，含硅量为1. 0%的电机钢其导热系数为0. 385J/cm s，故降低拉速至0. 8 1. 0m /m in，提高二冷水比水量至0.8L /kg，以保证钢水的正常凝固冷却，并防止铸坯表面出现瓦楞、内部出现气孔等缺陷。铸坯定尺保障卷重，取为12m.
1. 3钢液化学成分转炉冶炼选用铁水C含量4. 28% 4. 62%， S含量0. 025% 0. 052%.
1. 4物性参数低硅冷轧电机钢成分与普钢相近，故以其为对比参照物。液态1600时，上述成分电机钢物性参数。
2中间包内钢水流场模拟实验连铸是电机钢生产工艺中非常重要的一环，对铸坯成分和板型有决定性作用。本实验采用CFX软件对连铸工序中间包和结晶器内部流场进行数值模拟和虚拟计算，对比普钢与低硅电机钢不同生产工况下的流场性能指标，指导实际的工业实验。
本实验小板坯连铸中间包公称容量10，t注入区和流出区之间没有挡墙和挡坝，冲击区域700mm宽，比包底其它部位厚200mm，以防治钢液注入是的冲刷。包中钢液公称液面深度为680mm，几何结构如所示。大包水口内径70mm，水口浸入深度200mm，中包出水口内径40mm.
针对不同拉速下的中间包内流场进行模拟，设计两组对比性实验。以考察中包稳态流场、停留时间等指标。
1）低硅电机钢，拉速1. 0m /m in；2）普钢，拉速1. 4m /m in.
虚拟实验使用商用软件ANSYS CFX和ANSYS ICEM CFD工具，中间包内钢液稳态流场的数值模拟每次计算时间约4h，加示踪剂的刺激响应虚拟实验耗时约6h，数据后处理时间约1h，典型的虚拟实验结果。
3中间包钢水停留时间模拟实验实验后处理阶段加入示踪剂，以描述中间包流场钢液的运动轨迹，并计算钢液实际平均停留时间，死区比例、滞止时间。
测量平均停留时间可以用类似于经典控制论中的脉冲刺激响应实验。在一个稳态的流程中在某一时刻（t = 0）于反应器入口投入质量为G的示踪剂，在反映器的出口观察示踪剂浓度C随时间的变化，可得到如所示的响应曲线。此脉冲实验表征了该反应器中流体流动的宏观特征。
4结晶器内钢水流动模拟实验实验生产小板坯尺寸495 180mm，结晶器内部尺寸：上口510mm，下口506mm，厚度180mm.水口浸入深度140mm，倾角30 ，内径20mm.结晶器内部钢液公称液面深度为770mm，几何结构如所示：笔者主要考察了结晶器内部流场的以下指标：冲击深度H -钢液与窄面的撞击点到弯月面的距离。为结晶器对称中心截面上，流股流到边界处的位置到自由液面的距离，单位为mm.
自由液面最大湍动能Kmax-弯月面处钢水紊流运动的动能最大值，单位为m 2 /s 2。对比实验设计方案与中包相同。结晶器流场的CFX软件模拟每组耗时3h，后期处理1h.其内部流场矢量如所示，自由液面湍动能如所示：实验结果结果表明：两种工况下结晶器内部流场差别不大。
冲击深度普钢较电机钢略大，分别为349mm和339mm；低硅电机钢自由液面最大湍动能小，动能耗散率较小，压力也较小。结晶器性能指标：5连铸工业实验本试验选择40t氧气顶吹转炉冶炼，实际冶炼三炉，共计120t.所用铁水C含量4. 28% 4.62% ， S含量0. 025% 0. 052%.
连铸工序生产铸坯22块，共110，t经热轧制成2. 75 480 Lmm规格的热卷钢带，高温卷取单卷重4. 5 t.所得小方坯电机钢铸坯表面质量良好，无裂纹、气孔、分层等缺陷，内外部质量全部合格。连铸-连轧工序产品如所示：电机钢带钢经酸洗、冷轧、退火热处理，轧成规格为0. 5 480 L mm的冷轧无取向硅钢带。轧后钢带平整，无裂边，无过氧化现象。冷轧成品电机钢带如所示：冷轧电机钢成品在中国计量科学研究院电磁检测中心进行爱泼斯坦方圈磁性能检验，其力学和电磁性能均符合国标50w1300的要求。
6结论1）中间包流场模拟实验表明，采用现有普钢生产装备，降低拉速，生产低硅冷轧电机钢对中包流场影响不大，中包内钢液停留时间较长，死区比例比普钢时增大；2）结晶器模拟实验表明，采用现有普钢生产装备，降低拉速，生产低硅冷轧电机钢对结晶器内部流场影响不大，冲击深度相差较小，但其自由液面最大湍动能相对普钢稍低；3）低硅冷轧电机钢工业实验获得成功，顺利生产0. 50 480mm规格电机钢，且成品电磁、力学性能达到国标要求。
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