合金元素对钢亚包晶转变与连铸纵裂倾向的影响

 亚包晶钢连铸过程中常出现表面纵裂质量问题,与其在结晶器内较大高温相变收缩引起的初生坯壳不均匀生长密切相关,其纵裂纹敏感性可由包晶特征点计算出的包晶转变率判定。利用Factsage热力学计算软件研究钢种常见合金元素对Fe-C二元平衡相图中包晶特征点的影响,回归得到包晶特征点的预测公式。基于预测公式,可准确判断一定成分钢种的亚包晶范围,从而指导实际连铸生产中保护渣的选择。研究表明,通过合理的成分微调可有效降低包晶转变率,降低亚包晶钢高温相变收缩程度,甚至改变凝固模式变为过包晶模式,从而大大降低连铸坯纵裂纹敏感性。     

Fe-C合金包晶相变收缩的研究方法概述

在实际生产中,ω(C)=0.10%左右的钢种因包晶相变收缩剧烈,导致铸坯出现裂纹较其它碳含量的钢种严重.分析了铸坯裂纹与包晶相变收缩之间的关系,介绍了几种研究Fe-C合金包晶相变收缩的方法以及相应的研究进展.     

碳和锰的变化对包晶钢凝固模式和表面裂纹敏感性的影响

本文研究了在3种钢凝固过程中,化学成分、碳和锰含量以及冷却速率对凝固模式和相演变的影响,其中两个是亚包晶组成,另外一个是过包晶组成。并且推断了与裂纹敏感性有关的δ相和γ相力学性能差别以及凝固过程中的收缩。 碳或锰的轻微变化,当其变化数量级达到0．04％时,即可促进凝固过程中相演变的明显变化。试验观察到亚包晶钢接近包晶点,当冷却速率较高时可观察到锰的微观偏析,而且在凝固末端时,较高的冷却速率可促进过包晶凝固模式的发生。另一方面,凝固模式和所研究钢种的化学成分与裂纹敏感性无关,δ相和γ相力学性能差是导致两个固相分数区裂纹敏感性的原因。 而且与发生过包晶钢凝固模式的钢相比,对于亚包晶凝固模式的钢来说,包晶转变发生在固相分数较高区。因此,残留的液相能够补充包晶转变发生时固一液坯壳的收缩。所以在亚包晶钢中不仅可观察到由δ相和γ相力学性能差产生的裂纹敏感性,而且还可观察到液体不能补充与包晶转变有关的收缩。     

耐低温高强度门架型钢的开发

采用低碳、高锰、Nb-V-Ti微合金化工艺,成功开发出屈服强度为400 MPa以上,-40℃冲击功为25 J以上的耐低温高强门架型钢。针对生产过程中在型钢腹板出现的裂纹,分析出其产生原因是钢中的碳含量靠近亚包晶钢碳质量分数的下限,包晶转变率高,高温相变收缩程度大,通过将碳含量提高至0.13%左右,有效降低了铸坯裂纹的产生。     

包晶钢连铸坯角横裂的产生机理与控制技术综述

角横裂是包晶钢连铸工艺中最为突出的质量问题,针对包晶钢角横裂的产生机理与控制技术进行了文献综述。w(C)=0.08%～0.18%的包晶和亚包晶钢由于在钢液凝固过程中存在δ相到γ相的转变,产生较大的线收缩,同时生成γ相的温度较高,原奥氏体晶粒容易长大,因此对裂纹非常敏感。对于含Nb、Al、V的包晶和亚包晶钢,在原奥氏体晶界的先共析铁素体薄膜中,容易析出Nb、Al、V的碳氮化物等第二相粒子,进一步降低了钢的高温塑性,从而容易产生角横裂。当先共析铁素体膜厚度超过5μm,钢的断面收缩率降低,钢的塑性下降,容易导致裂纹发生。包晶钢连铸坯角横裂的控制技术包括针对钢液成分、结晶器振动、二冷制度、倒角结晶器、保护渣性能的优化,以及保持良好的铸机设备状态。     

15CrMoG钢棒材表面缺陷机理分析和工艺改进

分析得出,棒材表面细小纵裂纹和表面裂口缺陷产生于铸坯加热之前,且与结晶器弯月面保护渣有关。利用Thermo-Calc热力学软件计算15CrMoG钢凝固相变过程,结合亚包晶钢连铸凝固特点综合分析15CrMoG钢棒材表面缺陷的产生原因和产生机理。结果表明:15CrMoG钢在固相线温度附近发生包晶反应L+δ→γ和包晶转变δ→γ,不仅导致初生坯壳生长不均匀,而且加剧P、S元素在凝固前沿的偏析。而初生坯壳不均匀是导致棒材表面缺陷根本原因。棒材表面细小纵裂纹产生于结晶器内坯壳薄弱处,经过二冷和轧制工序在夹杂物和硫偏聚处扩展长大。棒材表面裂口缺陷是初生坯壳不均匀导致结晶器内液面波动大,造成铸坯夹渣所致。通过控制[C]0.16%～0.17%、[S]≤0.005%、保护渣碱度1.2、熔点≥1200℃、粘度≥1.0Pa·s,260 mm×30mm铸坯水量150 m³/h,拉速0.5 m/min等措施,裂纹合格探伤合格率由原45%提高至98%。     

亚包晶钢板坯连铸结晶器液面波动与控制

 针对亚包晶钢板坯连铸结晶器内经常出现的严重液面波动问题,从机制认识出发,进行了工艺试验研究。指出液面驻波和二冷区坯壳的非稳定鼓肚是导致结晶器液面波动的主要因素。通过调整亚包晶钢的化学成分,使其碳含量与实际包晶点的计算值接近,并适度增加二冷前区的冷却强度,可有效抑制液面波动。结果表明,亚包晶钢连铸突出的液面波动是因为其不均匀坯壳生长所造成的非稳定鼓肚。亚包晶钢实际碳含量距包晶点越近,相变收缩比例越小,坯壳厚度不均匀度以及后续坯壳非稳定鼓肚量的变化也将越小,有助于减小液面波动程度。     

钢种初始凝固模式对连铸坯表面质量的影响

连铸过程中铸坯表面常产生各种质量问题，严重影响铸坯质量和生产顺行，然而，钢种初始凝固模式的差异对铸坯表面质量缺陷的影响规律尚不够明确。选用一系列代表性钢种，利用JmatPro软件进行了热力学平衡相图和高温力学性能的计算，结合Fe-C-X多元伪平衡相图特征点的理论计算公式，综合研究不同钢种的初始凝固模式及其对铸坯表面质量的影响规律。结果表明，对4种不同凝固模式的钢种而言，低碳、亚包晶凝固模式的钢种铸坯的主要表面质量缺陷分别是皮下夹杂、表面纵裂，其主要原因是高温阶段的相变引起的极限屈服强度和相变应变的变化；过包晶与高碳凝固模式的钢种铸坯很少出现表面质量问题。因此，表面缺陷的发生概率由钢发生高温相变(L+δ→γ/δ→γ)时δ相的比例、温度区间及坯壳的相变应变程度共同决定。基于钢种凝固模式及其对铸坯表面质量的影响，预测可能出现的铸坯表面质量缺陷，并采取相关措施降低表面缺陷发生率，对提高连铸坯质量具有重要意义。     

超宽板坯包晶钢连铸初生坯壳应力的数值模拟

利用商业软件计算了超宽包晶钢连铸过程中初生坯壳所受应力.研究结果表明,由于包晶反应引起的体积收缩,包晶成分钢种的凝固坯壳表面应力显著大于非包晶钢成分钢种,在距铸坯中心约200 ～400 mm处应力出现极大值;随板坯宽度的增加,坯壳表面应力增大,应力极值点向坯壳中心方向移动;连铸工艺参数直接影响包晶钢表面应力大小,随过热...     

浅谈低碳含铌钢铸坯裂纹形成原因分析与改进措施

文章通过运用多种显微镜和扫描电镜以及能谱分析仪等工具,针对低碳含铌钢铸坯表面产生的裂纹缺陷开展研究,仔细观察分析造成这一类缺陷的主要原因.经分析后结果显示,用于实验的钢碳含量0.09％～0.11％,且在1496℃时钢液出现包晶的反应,随着包晶的反应在体积方面出现较大的变化及线收缩,在坯壳的凹陷部位受到凝固的收缩及钢液静压力而导致微裂纹的产生.另外,受到铌和镍及铝等元素的影响而提升了铸坯脆性,并在后续矫直时受到应力的集中,及在脆性的温度区矫直也提高裂纹的增加,由此致使铸坯存在严重的裂纹缺陷.对出现的问题通过制定有效的控制措施才能提高铸坯的质量,其对生产具有非常重要的作用和意义.     

包晶相变对连铸坯初生坯壳凝固收缩的影响

基于Ｆｅ－Ｃ合金的微观组织结构,建立了碳钢线性热膨胀系数计算模型,计算出不同碳含量的钢各在不同温度下的瞬时线性热膨胀系数,并将计算相应用于铸坯热－弹－塑性应力模型,研究了包晶相变对连铸坯初生坯壳凝固收缩的影响,模拟结果表明：浇铸碳含量在０．１％附近的包晶钢时,初生坯壳在靠近弯月面区域和角部区域的收缩很不规划,容易诱发表面缺陷。     

包晶钢结晶器液面周期性波动原因及控制

针对鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司板坯连铸在生产包晶系列钢种时．连铸结晶器钢液面周期性剧烈波动的原因进行了分析。包晶钢液在凝固过程的包晶相变造成初生坯壳的不均匀生长是导致结晶器出现液面周期性剧烈波动的主要原因。通过调整结晶器冷却水强度和控制保护渣传热性能,有效地控制了结晶器液面周期性波动,提高了铸坯质量。     

A Study about the Influence of Carbon Content in the Steel on the Casting Behavior

In the casting process of steels with a C‐content ranging from 0.09 to 0.53 mass%, austenite is formed as secondary crystal phase by peritectic reaction between crystal of δ ferrite and residual melt. For unalloyed or micro‐alloyed steels the C‐content or C‐equivalent influences the casting behavior of steel in the mould, such as strand shell growth, crack formation, heat transfer, temperature fluctuation in the copper plate, mould level fluctuation and oscillation marks formation. The negative casting behavior like the uneven strand shell growth, the deep oscillation mark formation, the high mould level fluctuation, the crack formation on the strand surface were found mostly for steel with C‐content or Cp between 0.10–0.13 mass%. The strand shell structure (strand shell growth, mushy zone, δ + γ phase transformation) and shrinkage of the strand shell were simulated depending on the C‐content by means of mathematical simulation. On the basis of the simulation results and of the measured high temperature strength of steel the dependence of stiffness and the irregularity of the shrinkage of strand shell on the C‐content was investigated. It was found that the stiffness and irregularity of the shrinkage of the strand shell reach the maximum value at a C‐content of about 0.12 mass%.     

Reducing crack formation in low-carbon rolled bar produced from continuous-cast blank

The crack formation in steel is investigated. It is found that peritectic transformation occurs during solidification by phase reactions: the formation of primary ferrite from liquid; and the formation of peritectic austenite from this ferrite and the residual liquid. The sections of anomalous structure in the boundary zones between the large dendrites correspond to the former liquational liquid. The low-melting liquid facilitates the nucleation and growth of microcracks, which penetrate to the external layer. Hot insertion of the S355J2 steel blank during the heating prior to rolling may lead to the appearance of cracks on account of temperature stress and structural stress. Warm or cold insertion is recommended, so as to avoid crack formation or development, with corresponding improvement in product acceptance and reduction in waste.     

冷却速率对δ-TRIP钢包晶相变的影响

在钢的凝固过程中冷却速率对钢的相变具有不可忽视的影响。本研究采用Thermo-calc热力学软件，模拟计算了含Al 3.52%（质量分数）的δ铁素体相变诱导塑性（δ-TRIP）钢的相转变过程，并分别使用差示扫描量热法（DSC)和Ohnaka微观偏析模型，分析了不同冷却速率对3.52%Al δ-TRIP钢凝固过程中的包晶相变温度，以及溶质元素偏析的影响。结果表明，冷却速率越小，DSC试验所得的相变温度越接近Thermo-calc计算的热力学平衡值。随着冷却速率从10、30增加到50 ℃·min–1，L→L+δ的转变温度降低，L+δ→L+δ+γ和L+δ+γ→δ+γ的转变温度先降低后升高，前者主要受过冷度的影响，后者主要受元素偏析的影响。冷却速率对C、Mn、S的偏析影响很小，对Si、P、Al的偏析影响较大，并且随着冷却速率的增加，Si、P、Al偏析程度增加。Si和P的偏析会小幅度延缓包晶反应的进程；Al对改变包晶反应进程作用明显，随着冷却速率的增加，包晶反应区域逐渐下移，且下移趋势渐缓。      

宽板坯包晶钢裂纹的原因分析与改进措施

根据中厚板卷厂连铸宽板坯投产以来的生产实践，包晶钢的纵裂纹发生率远高于其它钢种。通过分析包晶钢纵裂纹形成的原因，并采取相应的措施，使包晶钢的纵裂纹得到有效控制。     

2Cr13N马氏体不锈钢纵裂形成机理和控制

针对2Cr13N马氏体不锈钢属于包晶钢的特点,采用ThermalCalc软件计算了2Cr13N马氏体不锈钢的相图。结果表明:2Cr13N马氏体不锈钢在凝固过程中产生约5%的体积收缩,易产生裂纹和凹陷。从凝固组织、初始坯壳受力和化学成分等方面综述了纵裂纹形成机理。分析了浇铸速度、结晶器保护渣、结晶器锥度、一次冷却和二次冷却等工艺和操作对此类不锈钢连铸板坯纵裂发生率的影响,并提出优化工艺,运用于生产实践,降低了2Cr13N马氏体不锈连铸坯纵裂率。     

微合金钢连铸坯表面裂纹敏感性预测模型

为了从凝固及相变特性角度解决微合金钢连铸坯表面裂纹问题,建立了与合金化相关联的初始凝固包晶反应度模型、奥氏体晶粒长大模型、铁素体转变量模型以及碳氮化物的析出模型。结合铸坯实际冷却条件，进一步建立了包晶反应度预测、初生奥氏体晶粒长大、铁素体转变、析出相析出等对铸坯表面裂纹敏感性的预测模型。针对某J55钢连铸板坯，奥氏体晶粒尺寸超过1 mm、铁素体析出量为10%、二次相析出量增加时，横裂纹敏感性最大。表面裂纹敏感性预测模型有助于实现基于成分微调和组织调控的微合金钢连铸、热装等生产过程表面裂纹控制技术。     

The influence of the ferrite to austenite transformation on the formation of sulfidesx

Steel solidifies either by a primary precipitation of δ-Fe or by a primary precipitation of γ-Fe. In the former case the steel can either go through a peritectic reaction or a solid state transformation to form y-Fe during cooling. The influence of the rate of solidification and/or the transformation sequence on the sulfide precipitation in steels was studied in unidirectionally solidified Fe-Ni-S and Fe-Ni-Mn-S alloys. Nickel was used to govern the solidification sequence. It was shown that the solid state transformation could give rise to iron sulfide films according to a metatectic reaction. It was also shown that the peritectic reaction favored the formation of iron sulfide films. These films solidified at a very low temperature. During cooling the films contracted and small sulfide particles were formed. If the alloy contained manganese the composition of the films was changed during cooling from nearly pure iron sulfide to nearly pure manganese sulfide due to diffusion of manganese from the matrix.