冷轧过程轧板内夹杂物位置变化研究

运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对DCO3冷轧板五连轧过程中轧板内硬性夹杂物位置变化进行了模拟,分析了夹杂物尺寸、初始位置以及轧板压下量对夹杂物位置变化的影响。模拟结果表明:在轧制方向上,轧件压下量越大以及夹杂物距轧件表面初始距离越小,夹杂物在轧制方向上的位置变化幅度也就越大;同时发现压下量是主要影响因素。在轧件厚度方向上,轧制过程中夹杂物距轧件表面距离越来越小;且相同压下量时,夹杂物直径越大,轧制后其距轧件表面距离也就越小。     

热轧过程中温度对MnO Al2O3 SiO2夹杂物变形行为影响

为了研究温度对轧制过程中MnO Al2O3 SiO2夹杂物变形行为的影响，通过建立有限元模型的方法对轧板中MnO Al2O3 SiO2型夹杂物在800～1 000 ℃热轧过程中的变形行为进行了研究。通过模拟结果可知，当温度不小于950 ℃时，基体的塑性应变小于夹杂物的塑性应变，此时无裂纹产生；当温度小于950 ℃时，基体的等效塑性应变大于夹杂物的塑性应变，基体与夹杂物之间产生相对位移，造成夹杂物周围裂纹的产生。温度的升高造成夹杂物的变形量增大和裂纹尺寸的减小。     

304不锈钢中的夹杂物及其冷轧变形行为

非金属夹杂物是引起冷轧板坯表面缺陷的主要原因.分析了304不锈钢热轧板坯中非金属夹杂物的成分、形貌及尺寸.对304热轧板坯进行不同压下量的轧制,分析不同厚度冷轧板坯中的夹杂物形状和尺寸,研究非金属夹杂物在板坯冷轧过程中的变形行为.结果表明:304热轧板坯中的夹杂物主要组成为CaO-SiO2-MgO-Al2O3的复合氧化物,为脆性夹杂物;冷轧过程中,夹杂物的塑性变形不明显,随着冷轧压下量的增加,大颗粒的夹杂物不断被轧碎,板坯中夹杂物的平均尺寸逐渐减小.     

钢轧制过程中非金属夹杂物变形研究进展

摘要：针对轧制过程中非金属夹杂物变形的研究方法、表征参数以及影响因素进行了综述。研究表明冷轧过程中弹性模量小的夹杂物具有更好的变形能力,热轧过程中黏度小的夹杂物更利于变形,轧制温度在钢基体、夹杂物的流动应力曲线交点温度左右的温度区间内有较大的影响。还分析了夹杂物尺寸、轧制压下量等因素对夹杂物变形的影响。不同种类夹杂物的物性参数与变形能力之间的定量研究将会成为将来的研究重点。     

高级别船板钢轧制过程夹杂物的行为研究

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等研究方法分别对莱钢F550船板钢300 mm厚铸坯、50 mm厚轧板和20 mm厚轧板的上表面、侧面和横截面夹杂物的种类、尺寸、成分及形貌等特征进行了分析.结果表明,F550船板钢中的夹杂物在轧制前后种类和尺寸没有明显变化,轧后大于5μm的夹杂物所占比例略有升高;船板钢中主要夹杂物有单相氧化铝和氧化物-硫化物复合夹杂;试样不同面上复合夹杂物的形貌特征各异,在轧制过程中试样各个面上复合夹杂物形貌发生明显变化,这与夹杂物的塑性和轧制受力情况有关.     

优化钙处理工艺减少管线钢B类夹杂物

为了减少管线钢中B类夹杂物的生成,开展了钙处理工艺优化研究。研究发现,钢中钙含量较高时,易生成由低熔点钙铝酸盐组成的B类夹杂物。据此提出低钙含量的钙处理优化工艺并开展工业试验。钙处理工艺优化后,夹杂物主要为高Al_2O_3含量的CaO-Al_2O_3,由于存在高熔点相,大部分夹杂物在轧制过程中基本未发生变形,而大尺寸夹杂物则主要发生脆性破碎,这与工艺优化前低熔点夹杂物的塑性变形明显不同。轧板中基本未观察到长宽比大于5的夹杂物,且大尺寸夹杂物的数量显著减少。通过钙处理工艺优化,管线钢中B类夹杂物得到了很好的控制。     

耐材壁面夹杂物稳定性研究

分析了连铸水口内夹杂物与耐材壁面的相互作用及夹杂物的稳定性,建立了夹杂物黏附模型。分析结果表明,夹杂物在耐材壁面附着时,受耐材壁面的正向吸附力,且夹杂物在平行壁面方向上的受力主要与夹杂物半径相关,随夹杂物半径的增大而增大;在垂直壁面方向上所受的力恒为正,且随夹杂物半径、润湿角的增大而增大。壁面夹杂物的稳定性随夹杂物半径的增大而减小,当夹杂物半径大于4μm时,不同夹杂物附着稳定性发生变化,且夹杂物稳定性从高到低依次为Al_2O_3TiNMgOSiO_2。当夹杂物在耐材壁面夹杂物底层吸附时,夹杂物在垂直壁面方向上受力随底层粗糙度的增大缓慢减小,随夹杂物尺寸的增大而增大。分析结果对研究连铸水口内夹杂物、钢液、耐材壁面三者之间相互作用具有指导意义。     

不同冶炼方法下50Mn环件钢非金属夹杂物的分析

为了研究马钢转炉冶炼与电炉冶炼在非金属夹杂物控制水平方面的差异,利用ASPEX夹杂物分析仪分别对转炉钢与电炉钢轧制环件进行了夹杂物定量检测分析。结果表明:电炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量约为8.0个/mm2,而转炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量为17.6个/mm2;电炉钢中超过10μm的大尺寸夹杂物约占夹杂物总数的2.84%,而转炉钢试样中10μm以上的夹杂物约占夹杂物总数的4.85%。虽然电炉钢的洁净度优于转炉钢,但电炉钢10μm以上大尺寸夹杂物中脆性夹杂物的比例明显高于转炉钢,提高电炉钢中脆性夹杂物的控制水平仍是今后电炉钢冶炼控制的重点。     

卷渣类夹杂物在结晶器钢液中成分转变的动力学模型

国内某厂镀锡板缺陷处夹杂物主要来自结晶器保护渣的卷入,但其成分与结晶器保护渣有明显差别。为了进一步研究这种成分差别的原因,建立了耦合热力学平衡和动力学扩散的结晶器卷渣类夹杂物的成分转变动力学模型,明确了卷渣类夹杂物的尺寸和密度对其成分转变的影响规律,并通过对结晶器和液相穴内的钢液流动和夹杂物运动的数值模拟研究了夹杂物在钢液中的停留时间。结果表明:结晶器保护渣卷入钢液后与钢液不断发生反应,成分会发生明显改变。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需要的时间与夹杂物尺寸以及夹杂物密度有关,夹杂物的尺寸和密度越大,转变为缺陷处夹杂物成分所需的时间越长。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需时间与夹杂物尺寸呈幂函数关系,与夹杂物密度呈二次函数关系。夹杂物在钢液中的平均停留时间随夹杂物直径的增大而减小,并且随着拉速的增大而减小。小尺寸夹杂物一旦被卷入钢液中,将有充足的时间转变为缺陷处的成分。大尺寸夹杂物在钢液中的平均停留时间小于成分转变时间,但最大停留时间远大于成分转变所需时间,表明部分大尺寸夹杂物依然具有充足的停留时间转变为缺陷处的成分。      

冷轧硅脱氧304不锈钢中氧化物夹杂的演变行为

 为实现固态钢基体内夹杂物在冷轧过程中的控制，将硅脱氧304不锈钢热轧板经多道次冷轧至不同的厚度，利用扫描电子显微镜对试样内夹杂物在冷轧过程中的演变行为进行了研究。结果表明，硅脱氧304不锈钢内夹杂物的类型主要为低熔点SiO2-CaO-MnO-Al2O3，其在热轧板内的形貌为大尺寸长条状。冷轧时，这些长度为2.0～23.0 μm的长条状氧化物夹杂发生断裂，形成多个1.0～3.0 μm小尺寸夹杂物。随着冷轧压下量的增加，断裂后形成的夹杂物尺寸逐渐减小。但当夹杂物尺寸降低至约0.5 μm时，夹杂物不再发生断裂。同时，断裂后形成的小尺寸夹杂物之间的距离与夹杂物的初始尺寸无关，由冷轧板的伸长率决定。     

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

利用线材轧制薄带宽展的模拟研究

在实验室利用Φ11 mm铅棒代替热轧线材,通过Φ130 mm二辊轧机模拟试验热轧圆钢轧制薄带的变形过程。结果表明,当薄带厚度为1.2 mm时,采用纵轧法宽展可增加35.37%,且随着变形量的增多,宽展变化较小;采用角轧法时,随着送入角的减小,宽展增加明显,拟合得到宽展计算公式为△b=28.67-0.26α,当送入角为20°时,薄带宽度可达到36.12 mm。除此之外,在小变形量范围内进行角轧时,轧件的宽度随着压下量的累积呈线性增长,这有利于得到热轧线材生产大宽厚比薄带的可行性解决方案。     

Deformation Behavior of Inclusion System CaO–Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>–SiO<Subscript>2</Subscript> with Different Compositions During Hot Rolling Processes

The present study was aimed at exploring the influence of compositions on the deformation behavior of inclusion system CaO–Al₂O₃–SiO₂, during hot rolling processes. The plastic deformations of four inclusions with different compositions, at different rolling temperatures (800, 850, 900, 982 and 1100 °C), were simulated using a finite element model. The equivalent plastic strain distributions and the shapes of the inclusions after rolling were obtained via the model. The influences of rolling temperature, flow stresses of inclusions and matrix, reduction, etc., on the void length and the deformation degree of inclusions were analyzed. The critical temperatures of the four inclusions during hot rolling were different. No voids occurred above the critical temperature. Voids only occurred along the length direction, but not the width and thickness directions, below the critical temperature. Low rolling temperatures led to long void length and small deformation of inclusions. The inclusion with high SiO₂ content had a high critical temperature and a high risk of void formation. Results generated by the experiment on deformation behaviors of inclusions with different SiO₂ content, were in good agreement with the simulated results.     

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃ 7 min和1100℃ 10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。     

Study on spiral wall thickness unevenness of thin- walled tubes rolled by Assel rolling mill

In view of the internal thread defect of thin- walled tubes rolled by Assel 3- roll skew rolling mill, Assel cross- rolling process of X20Cr13 steel tube with typical specification of ??160mm??6. 5mm was numerically simulated by using 3D finite element analysis software Simufact. The influences of different mandrel movement modes, feeding angles and rolling strip profiles on the depth of internal thread were studied. The results show that the depth of the internal thread of steel tube rolled by the full floating mandrel is the most shallow, the second is that of the fixed mandrel and that of the pull mandrel is worst, and it will be gradually deepened when the feed angle increases; the hyperbolic rolling strip is more conducive to controlling the internal thread depth of the rolled tube. Under the condition of hyperbolic rolling strip, the amount of twist deformation of the rolled tube in the rolling process is about 35% smaller than that of the straight rolling strip.     

Thermodynamics for Precipitation of CaS Bearing Inclusion and Their Deformation During Rolling Process for Al‐Killed Ca‐Treated Steel

Thermodynamics for CaS bearing inclusions precipitation and their deformative behaviors during compact strip production (CSP) rolling process for Al‐killed calcium treatment steel were researched using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) combined with the results of industrial trials. In addition, thermodynamic software FactSage was applied to calculate component activities of an inclusion and to analyze properties of sulfide‐oxide duplex inclusions. It is possible for CaS bearing inclusion precipitation during secondary refining and continuous casting in two manners: the first is that Ca and S react directly after calcium treatment; the other is as the well modified calcium aluminates react with dissolved sulfur and aluminum in liquid steel. Correspondingly, two types of sulfide‐oxide duplex inclusion were observed in casting slab. For the first type duplex inclusion, nearly no chemical reactions occur between outer CaS layer and solid inclusion core, thus the outer CaS rich layer is easily separated even taken off from the inner core during rolling process, and a crack may be generated correspondingly. The later one performs a better deformation during rolling process.     

热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型研究

  针对热连轧粗轧区立轧轧制力在线模型预报精度低的问题,采用有限元软件DEFORM模拟了板坯热连轧粗轧区立轧过程,分析了板坯立轧过程轧制力预报精度低的原因。通过对有限元模拟结果的分析,给出了板坯立辊轧边时计算变形程度的新方法,并通过回归得到了适合板坯立轧轧制力计算的外端应力状态影响系数公式,进而得到了新的轧制力计算公式。经与现场实测数据比较,明显提高了立轧轧制力的预报精度。     

薄带材轧制的最小可轧厚度理论及数值模拟

 智能制造、电子通信等行业向微型化、集成化方向发展要求不断提升精密轧制带材产品质量,提高厚度精度控制是其中关键组成部分,因此,精密带材轧制过程接触变形区理论研究有着极其重要的意义。以Stone轧制力模型为代表的传统薄带材冷轧理论假设轧辊在接触变形区内保持圆弧状轮廓,利用Hitchcock公式求解接触弧长进而求得平均单位压力,并在此基础上建立了Stone最小可轧厚度理论。在试验及实际生产中很多学者发现有时Stone轧制力计算值与实际值相差甚远,这是由于某些轧制工况下接触变形区内存在中性区,轧辊圆弧状假设不再适用。中性区的存在使轧制力剧烈增大而带材金属延伸变形增加甚微,即轧制难度增大、轧制效率降低。通过对不同厚度薄带材轧制过程进行有限元分析,得到了不同道次压下率下接触变形区轮廓与接触压力分布的变化规律,带材初始厚度越小或道次压下率越大,接触变形区内中性区所占比例越大,接触压力分布趋于椭圆形分布;基于Stone轧制力公式建立了考虑轧制效率的薄带材最小可轧厚度模型,对于一定初始厚度与Stone最小可轧厚度比值,根据轧制工艺参数可计算接触变形区内恰好不存在中性区时的临界道次压下率,以此临界道次压下率为依据可确定高效轧制厚度范围及Stone轧制力模型的适用条件,为精密薄带材轧制生产过程提供理论指导。