凝固末端轻压下技术在连铸中的应用

文章阐述了凝固末端轻压下技术的原理，介绍了这种技术的几种不同方式，并对其主要工艺参数轻压下的位置、压下率、总压下量、压下速率和拉速等等的确定进行了讨论和分析。对比了一些厂家使用末端轻压下技术的效果。末端轻压下技术对减少中心偏析很有效，对提高产品质量、生产高附加值产品有重要意义。     

连铸坯压下技术发展与应用

连铸坯压下技术已成为控制铸坯质量的重要手段之一。通过介绍轻压下技术、重压下技术、大压下技术三种连铸坯压下技术的发展现状、作用机理以及应用效果,分析了重压下和大压下技术在改善厚规格、大断面铸坯内部质量方面的优势。动态轻压下技术与铸坯凝固末端重压下或大压下技术相结合,将会成为未来连铸行业的发展趋势。     

连铸坯动态轻压下的压下参数分析

简述了连铸坯动态轻压下技术,介绍了该技术的关键工艺参数即压下区间、压下量和压下速率.通过对近年来国内外对压下模型研究结果的分析和讨论,预测了动态轻压下压下模型的研究方向.     

板坯连铸轻压下压下力的解析计算法

针对板坯连铸轻压下过程,对铸坯单元体建立力学平衡方程,结合温度的计算结果,分析了钢种和压下位置对铸坯受力和变形量的影响。结果表明,轻压下过程中铸坯边部受到的应力明显高于宽面中心受到的应力,表层受到的应力最大超过100 MPa。随着压下的进行,铸坯表层受到的应力逐渐减小,心部受到的应力逐渐增加。在总压下量一定的情况下,钢种和压下位置对铸坯心部的位移量影响不明显,但对铸坯受到的压下力影响较大,在中心固相率相同的位置,不锈钢受到的单辊压下力大于普通碳钢,而且越靠近凝固末端,受到的压下力越大。     

高级别管线钢连铸板坯动态轻压下最佳压下位置研究

介绍了不同动态轻压下压下位置对连铸板坯内部质量的影响。通过对连铸板坯横断面的低倍检验结果和沿连铸板坯厚度方向化学成分分析，发现动态轻压下对连铸板坯中心偏析的改善效果十分显著，高级别管线钢的最佳动态压下位置fa=0．5-0．8。     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.      

连铸大方坯轻压下过程的变形行为

首先从理论上描述了轻压下过程铸坯的三维变形行为,并采用有限元法定量分析了轻压下工艺对铸坯变形行为的影响规律.结果表明:铸坯宽展变形和延展变形达到平衡后,随着压下量增加,铸坯延展率随压下量呈直线关系变化.在相同轻压下条件下,随铸坯长宽比和中心未凝固率的增加,铸坯宽展效率和延展效率下降,压下效率增加.     

连铸板坯凝固末端大压下改善铸坯内部质量

探讨了单对辊凝固末端大压下对连铸板坯内部质量的影响。研究中,分析检测了不同拉速条件下Q345D连铸坯低倍组织特征,并对铸坯中心疏松进行了定量测量。结果表明,采用大压下能够有效改善连铸坯的内部质量。拉速为0.70 m/min时,大压下15 mm相比轻压下时铸坯在宽度1/2位置、1/4位置处的中心疏松体积均明显降低。轻压下时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为1.73×10-7、2.68×10-7 cm3/g;大压下15 mm时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为5.33×10-8、-1.84×10-8cm3/g。轻压下、大压下15 mm时连铸坯中心碳偏析均较轻,但后者相对稍重,最大值分别为1.176、1.282;轻压下与大压下条件下,铸坯宽度1/4位置中心碳偏析均高于宽度1/2位置。特别地,大压下15 mm时,铸坯宽度1/2位置、1/4位置处,连铸坯中心靠外弧侧出现负偏析,最大负偏析值为0.916。     

Q345B厚板坯连铸轻压下工艺的优化

针对生产中出现的厚规格Q345B板材厚度中心分层缺陷进行了调查分析,结果表明：板材中心分层是由于连铸坯中较为严重的中心疏松在后期轧制过程中未能轧合所致。进一步对Q345B连铸坯轻压下工艺调查发现,实际凝固终点位置比模型计算值靠后,且凝固末端扇形段压下率低,不足以补偿其凝固收缩,从而形成较为严重的中心疏松缺陷。在调查分析基础上,通过将该规格连铸坯轻压下区间后延并加大轻压下量,增加了凝固末端压下率,降低了连铸坯中心疏松和中心偏析程度,从而彻底解决了板材中心分层问题。     

连铸板坯轻压下过程压下率参数的理论分析

通过分析连铸板坯的轻压下过程,提出了铸坯压下率的理论模型,考察了不同拉速、不同铸坯断面下板坯压下率的变化规律.结果表明,压下率与压下速率沿拉坯方向呈近似线性减少关系;压下速率的取值不受拉速影响;压下率与铸坯厚度呈线性减少关系,厚度每增加10%,压下率减小10%;铸坯宽度对压下率的影响很小;压下总量不随拉速的变化而变化.     

轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型研究

连铸坯内部的中心缩松和中心偏析是影响铸坯内部质量的主要缺陷,在凝固末端位置实施轻压下技术,是降低这类缺陷产生的重要手段.建立轻压下对中心缺陷作用的数学模型,可以定量地评价轻压下的作用,合理地确定轻压下的位置,科学地指导和制定轻压下工艺.在金属凝固过程热力模型和缩孔缩松传统预测判据的基础上,提出了轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型,通过与传统的Niyama缩松判据进行对比研究发现,提出的轻压下对连铸坯中心缺陷作用的量化模型可以定量评价糊状区压力状态和流动状态对中心缺陷的直接影响,克服了Niyama判据无法考虑流动和压力作用的不足.     

Development of Soft Reduction at Inexa Profil for the Possibility of Increased Productivity with Maintained or Improved Product Quality

When Inexa planned to increase charge weights, it was important to increase productivity of the caster in order to meet the requirements from the primary furnaces. With the existing caster and for certain grades difficulties arise to meet quality standards at increased casting speed. To counteract this problem soft reduction technique was planned to be developed. A solidification model of the Inexa bloom caster was developed using the software package TEMPSIMU to aid in the design of a soft reduction unit. Additionally, a 3‐dimensional solidification model of the crater end position and shape during transient casting conditions was developed using the software THERMAL TRACKING. Shell thickness measurements using the wedge method were conducted for calibration of these models. A soft reduction unit was built and installed in one strand of the Inexa bloom caster. Soft reduction trials were carried out on the caster. The result from the trials indicated that it is possible to improve or maintain the centre quality of the blooms at increased casting speed with the installed soft reduction unit.     

Improvement in internal quality of boiler plates at Bhilai Steel Plant

Abstract

Bhilai Steel Plant produces plates of boiler, high tensile and other special quality steels via the basic oxygen furnace–vacuum arc degassing–continuous casting route. These plates need to be ultrasonically sound. However, rejection of plates on account of internal defects was high. Metallurgical investigations of defective plates showed the presence of a martensitic zone associated with cracks around the centreline. The martensitic transformation is favoured by segregation of carbon and other elements. The published literature confirms that, even at a normal cooling rate, martensite formation is possible when the concentration of carbon at the central region is high. Bhilai Steel Plant slab casters have certain inherent deficiencies such as a high roll pitch and low machine rigidity, which lead to strand bulging. High strand bulging causes centreline segregation. Segregation during solidification can be controlled by various techniques including low superheat casting, electromagnetic stirring, mechanical soft reduction, and thermal soft reduction. As a major revamping of the caster and the introduction of additional hardware call for a large capital investment, it was planned to improve the cast product quality using a less capital intensive option, thermal soft reduction. In thermal soft reduction, cooling is intensified close to the final stage of solidification. This creates a thermal compaction which allows the segregated liquid to move upwards and dissipate. The intense cooling also strengthens the solid shell, leading to a significant reduction of bulging and thereby reducing macrosegregation. In the present investigation, the secondary water distribution pattern has been redesigned to incorporate intense cooling close to the final stage of solidification, using a mathematical model developed by Steel Authority of India Ltd (SAIL). The modified water distribution pattern is designed to maintain a high rate of cooling at the outer and inner surfaces of the solidified shell in the strand. Plant trials using the modified water distribution pattern have shown a significant improvement in plate quality, confirmed by macro-and microanalysis of the slabs and plates.     

板坯连铸过程凝固传热数值计算与工艺优化

连铸过程铸坯凝固传热规律与铸坯质量、连铸过程顺行密切相关.针对某厂连铸板坯凝固传热过程开展数值计算研究,结果表明,在二冷6～8区及空冷区开始阶段存在较明显的回温趋势,且坯壳温度较高,8区末铸坯宽面中心温度达到约1032℃.此外,轻压下系统热跟踪模型计算凝固终点位置较靠前,压下区间有待优化.针对上述问题,将二冷水量由0....     

轻压下对GCr15轴承钢大方坯内部质量的影响

轴承钢棒材中心致密性和碳化物缺陷与大方坯铸态内部质量控制水平密切相关。以GCr15 轴承钢为研究对象,建立了大方坯连铸过程二维纵向凝固传热模型,结合现场测温试验验证了凝固模型的准确性。基于凝固末端轻压下补偿当地凝固收缩、控制中心缩孔的理论,通过对大方坯凝固进程的准确预测,揭示出其糊状区内合理的轻压下范围。其中,浇铸试验条件下对应铸坯中心固相率为0.30~0.75的合理压下区间为16.4~22.5 m。生产试验表明,轻压下对铸坯凝固组织转变与形貌影响不大,但可明显消除中心缩孔,中心疏松也可由1.5级以上稳定降至0.5~1.5级,满足轧制要求; 合理的轻压下位置和适度的轻压下量可明显改善轴承钢大方坯中心缩孔和中心疏松程度,提高轧材探伤合格率。同时也发现,压下位置与压下量分配不合理或不稳定可能诱发铸坯内裂纹,从而不利于轧材质量的稳定性和一致性。当前生产条件下,稳定拉速并在3~6号压下辊合理分配压下量可达到有效改善内部质量的目的。     

轻压下技术在板坯连铸生产中的应用现状

 阐述了轻压下技术的机理、作用形式、发展过程、理论研究等,并对梅钢板坯连铸2号机(使用轻压下工艺)和1号机(未使用轻压下工艺)的产品进行了对比,结果表明,使用了轻压下工艺之后,铸坯的中心偏析、疏松、裂纹等缺陷得到了明显的改善,因此轻压下工艺对于改善铸坯的中心偏析、疏松等缺陷有良好的效果。良好的操控界面、强化凝固过程的控制技术、不同钢种临界应变物性的研究是轻压下未来的重点发展方向。     

射钉法在铸坯凝固终点预报模型中的应用

为了精确掌握连铸机的综合冷却特性,验证铸机模型计算的准确性,进而为优化二次冷却制度提供依据,采用射钉法分别对新钢3号特厚板连铸机中碳钢和高碳钢进行了射钉试验,测量出典型工况条件下矫直区前后位置处铸坯凝固坯壳厚度,并以测得的凝壳厚度为边界模拟预报出凝固终点的位置。从模型计算预报的结果来看,中碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为33.7m,而高碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为27.6m。射钉试验与凝固模拟相结合预报的凝固末端为末端大压下位置设定提供了理论依据。     

连铸坯白亮带形成机理分析探讨

 为进一步明确白亮带形成机理,通过开展连铸工艺对比试验,对白亮带铸坯进行偏析及凝固组织检验,在此基础上对凝固末端电磁搅拌及凝固末端压下工艺对铸坯白亮带形成的影响作用进行分析。最终从工艺条件对连铸坯凝固组织影响的角度提出白亮带的本质及其形成机理,得出白亮带的本质为致密晶杆组织,具体组织类型决定于电磁搅拌具体安装位置,形成机理为外加力场作用导致白亮带区域凝固组织致密性明显高于其附近区域,致密的低溶质浓度晶杆组织经过酸洗腐蚀以后即呈现出白亮特征,即白亮带。