保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

唐钢薄板坯连铸高拉速技术优化研究

唐钢薄板坯连铸连轧线在2012年围绕提高连铸拉速对薄板坯连铸机进行工艺技术优化,优化后连铸工作拉速由原来的4 m/min以下提高到4.5～5.5 m/min,最高拉速可以达到6.0 m/min。为解决连铸拉速提高后铸坯质量缺陷增加的问题,对高拉速保护渣、浸入式水口、结晶器冷却方式和结晶器窄板进行技术优化研究。通过优化,连铸坯的裂纹缺陷率降至0.1%以下,表面夹渣缺陷率不高于0.03%,结晶器铜板寿命显著延长,漏钢率不高于0.1%,实现了高拉速下薄板坯连铸的稳定生产。     

CSP薄板坯连铸工艺生产SPA-H钢的表面缺陷研究

针对CSP薄板坯连铸连轧生产线生产集装箱板用钢SPA-H铸坯的实际,分析讨论了引起铸坯表面纵裂纹和缺陷的各影响因素,主要包括保护渣、钢的成分、结晶器热流密度、拉速等,据此提出将[C]控制在≤0.06%,保护渣的水分含量控制在≤0.5%,采用电磁制动技术及二次冷却工艺等措施,使得CSP生产板材用料的合格率提升了约4%。     

耐候钢纵裂成因和控制措施

本钢薄板坯连铸在生产集装箱用耐候钢时集中批量出现表面纵裂纹缺陷,裂纹在铸坯上无规律分布,在热轧卷缺陷部位取样并做冷态弯折,出现开裂,致使产品不能用来制作集装箱面板和立柱。薄板坯耐候钢属于高磷且含镍铬铜合金,表面纵裂纹的发生几率较大且不易控制。文章研究了耐候钢纵裂时结晶器冷却、二冷水制度、钢水成分、保护渣等影响因素,采取了结晶器内初生坯壳生长弱冷方式、更改二次冷却喷淋、保护渣性能等控制铸坯表面纵裂纹的技术措施,进而改善了薄板坯连铸耐候钢产品的表面质量。     

高碱度高润滑性连铸保护渣的研究和应用

正如果在连铸过程中钢液发生包晶反应,坯壳在凝固过程中收缩量增大,裂纹敏感性增强,铸坯容易出现以表面纵裂为代表的一系列质量缺陷。因此,在包晶钢的连铸过程中,传统的技术路线着重提高保护渣的结晶温度和析晶量,以均匀和减弱凝固坯壳向结晶器壁传热的热流密度,从而缓和铸坯表面的纵裂倾向。但铸坯的润滑和传热均通过渣膜实现,单方面提高保护渣的结晶温度和结晶量将直接增加固渣膜厚度,减小液渣膜厚度,从而恶化铸坯润滑状况。     

不同工艺条件下小方坯连铸结晶器内的热力学行为

角部表面纵裂和偏离角裂纹是小方坯连铸中的常见缺陷。通过建立小方坯连铸结晶器内铸坯与铜管热-力耦合有限元模型,研究了不同拉速条件下小方坯在结晶器内的热-力学行为。计算分析了拉速、钢水过热度和结晶器锥度等工艺因素对结晶器内坯壳温度分布和塑性应变的影响。结果表明,铸坯角部纵裂和偏离角裂纹容易在结晶器下部发生;提高拉速、降低钢水过热度、采用多锥度结晶器均有利于降低亚包晶钢坯壳凝固前沿偏离角区域的拉应变及其裂纹倾向。一定条件下,高拉速有利于改善结晶器区域坯壳厚度和温度的均匀性、降低亚包晶钢小方坯连铸结晶器内常见裂纹的发生倾向。     

连铸薄板坯的质量缺陷及其改善措施研究

分析了连铸薄板坯在冶炼及连铸过程中产生的表面夹渣、内部非金属夹杂,铸坯凝固过程中产生的表面裂纹、中心偏析及中心疏松等质量缺陷。讨论了如何从炼钢到连铸过程中通过采用先进的生产技术和设备来达到工艺的优化,从而改善铸坯质量,发挥出薄板坯连铸连轧的产量和产品质量优势。     

薄板坯连铸机高拉速下铸坯表面质量控制实践

针对薄板坯连铸机高拉速生产过程中存在的板坯表面纵裂纹缺陷、结晶器液位波动和结晶器宽面铜板低寿命等问题,自主开发了高拉速系列化保护渣技术、高拉速浸入式水口技术、高拉速结晶器铜板技术。薄板坯连铸机的拉速达到6.0 m/min,铸坯表面纵裂纹缺陷比率降低了90%,板坯表面质量满足品种开发和产品质量要求。     

连铸工艺参数对薄板坯热应力的影响

采用ANSYS软件对薄板坯连铸机漏斗型结晶器内钢液的凝固过程进行模拟,分析拉坯过程中坯壳的热应力状况,并引入了成裂指数的概念.研究表明,当拉速为4.0 m/min,过热度在14℃时,铸坯越接近结晶器出口时,裂纹越易产生于坯壳宽面中心位置;过热度对薄板坯在结晶器内热应力场的分布影响不大;在钢液凝固初期,适当提高拉速有利于减少角部产生裂纹的可能性.     

连铸方坯裂纹的改善

介绍了影响连铸裂纹的连铸工艺操作和设备.并从钢液凝固原理分析了连铸方坯裂纹的产生原因.采取了一系列技术改造措施,改善钢液在结晶器内和二冷区的冷却条件使得铸坯裂纹缺陷发生率明显减少.     

薄板坯连铸保护渣的研制

通过对保护渣理化性能、熔化特性的基础研究，确定了适合高拉速薄板坯连铸用保护渣的组成及成分范围。利用数值仿真建立的传热数学模型确定的保护渣熔化温度、粘度被实践证明是合理的，这为保护渣的研究提供了理论依据。通过工业性试验的应用证明所研制的保护渣系能满足薄板坯连铸的需要，使用效果良好。     

高拉速薄板坯连铸中碳钢保护渣开发与应用

针对在高拉速情况下薄板坯连铸过程中频繁出现"冷齿"、黏结以及铸坯表面纵裂纹较多等问题,依据中碳钢凝固收缩特性并结合现场实际生产情况,开发了一种适合在高拉速情况下薄板坯中碳钢连铸用保护渣。生产实践表明,在拉速提高后,使用新型保护渣基本避免了铸坯表面纵裂纹的产生,也无"冷齿"、黏结等报警现象出现,铸坯质量显著提高,完全满足生产要求。     

高拉速薄板坯连铸结晶器钢渣界面波动分析

为应对提高拉速薄板坯结晶器内钢液不稳定行为,以1 520 mm×90 mm薄板坯结晶器为研究对象,利用液面追踪技术VOF方法建模计算,对薄板坯钢渣界面进行了深入研究,实现了对薄板坯连铸结晶器内流体流动及钢/渣界面行为的模拟计算。并结合实际生产工艺,采用1∶1物理模型和数值模拟相互验证,分析了拉坯速度、浸入深度和保护渣黏度种类对结晶器流场及钢渣界面的影响。结果表明,当结晶器钢液面流速为0.20~0.25 m/s,且界面较平稳时,保护渣黏度高于0.237 Pa·s可以适用;当钢液流速为0.25~0.30 m/s,保护渣黏度为0.382 Pa·s时,现场低碳钢卷渣率小于0.5%,表现出良好的抗卷渣能力。     

低碳钢板坯夹渣缺陷分析及控制

某炼钢厂生产低碳钢中厚板坯时,在较高拉速（1.6~2.1 m/min）下,铸坯表面质量正常;当拉速降低至1.2~1.3 m/min时,连铸坯表面出现暗灰色无规律分布的长条状及块状质量缺陷;电镜能谱分析表明,缺陷处含有结晶器保护渣。通过建立铸坯传热数学模型,分析了不同拉速下结晶器内温度场分布,并据此优化了保护渣物理化学性能.表面夹渣缺陷率由11.2%降低到0.9%,取得了较好的应用效果。     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

Q345B钢保护渣显微结构及矿相组成研究

保护渣科学应用是高效化连铸的关键技术,连铸保护渣的重要功能是液渣的润滑和结晶层的传热作用,这些关键作用主要取决于显微结构和矿相组成。然而,Q345B钢连铸保护渣的显微结构及矿相组成国内外相关报道较少,本次研究以实际生产过程中连铸结晶器内坯壳上残留的保护渣渣膜为研究对象,通过岩石学和分析软件相结合的方法开展了研究,取得以下认识：（1） 渣膜结构从铸坯表面至结晶器内壁包括结晶层、玻璃层、结晶层和玻璃层4层结构,渣膜厚度分布在0.15～5.00 mm之间,结晶层厚度分布在0.1～1.5 mm之间。（2） 渣膜结晶矿相由黄长石、枪晶石和硅灰石组成,同时具有分带性和流动构造,靠近结晶器内壁析出的枪晶石和硅灰石具有晶体成核速率高和成长慢的特点,而分离析晶形成的黄长石晶体发育较粗,黄长石晶体体积的变大可能导致晶内裂缝增多,是导热率下降的主要原因。本次研究有助于改善保护渣成分,提高保护渣的润滑和传热性能,控制铸坯质量,具有一定的理论意义和实际运用价值。     

马钢低碳钢板坯高拉速连铸技术的应用

为了进一步解决连铸高拉速条件下的板坯质量问题,马钢有针对性地开展了低碳钢板坯高拉速连铸技术研发工作。通过采用高效连铸防粘结技术、高效强冷结晶器控制技术、低黏度保护渣优化控制技术、水口堵塞控制技术、动态二冷凝固控制技术等技术措施,解决了高拉速条件下出现的坯壳凝固不均匀、结晶器卷渣、铸坯质量等技术难题;稳定提升1 200 mm宽断面(厚度230 mm)低碳钢铸坯拉速至1.8 m/min;拉速由1.6提至1.8 m/min之后,炉均可减少浇铸时间2.5 min,连铸平均连浇炉数达到6炉以上。技术改进后,有效缩短了浇铸周期,提高了生产效率。