亚包晶微合金钢连铸板坯角部横裂纹研究进展

亚包晶微合金钢由于具有较强的裂纹敏感性,在生产中角部横裂纹缺陷频发,为了揭示亚包晶微合金钢角部横裂纹形成原因,从产生机理及生产条件出发,综述了亚包晶微合金钢连铸坯角部横裂纹的影响因素及相应的控制措施,得出铸坯角部横裂纹的内因在于钢中化学成分及凝固组织演变特点,外因是实际生产过程中的结晶器参数、二冷参数及设备条件等。未来控制角部横裂纹技术的发展方向主要在倒角结晶器的优化以及铸坯角部控冷双相变技术的精确控制及理论完善上。     

连铸含铌钢板坯表面横裂纹原因分析和措施

通过对邯钢三炼钢厂板坯连铸生产高强度船板用等铌微合金钢,铸坯发生表面横裂纹的机理分析,讨论了铸坯表面横裂纹产生的影响因素,并提出了连铸解决含铌钢表面横裂纹的有效措施。     

微合金钢连铸坯角部横裂改善实践

通过对太钢炼钢二厂南区1#连铸机生产的连铸坯进行表面刨光并经PT检验后,直观地发现并检测出连铸坯角部横裂这种质量缺陷。在设备等其它条件不能改变的条件下,通过对微合金钢个别元素质量分数进行调整,有效地减少了该钢种连铸坯角部横裂现象,使1#连铸机生产的微合金钢废品率控制在0.03%以下,成材率提高了约0.3个百分点。     

舞钢生产连铸坯表面角部横裂纹的成因分析

针对舞钢1 900 mm板坯连铸机生产连铸坯角部经常出现的横裂纹,从连铸坯裂纹产生机理和影响因素角度进行分析,最终确定铸坯角部矫直温度过低以及边部存在凹陷是角部横裂纹产生的主要原因,对此提出了预防措施。通过结晶器锥度、一冷水、二冷水等工艺参数优化及设备改造,有效地控制了连铸坯角部横裂纹的产生。     

微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测,以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟,开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明,传统板坯连铸工艺下,窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩,致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成,大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热,引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下,奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器,坯壳角部于其内高效传热,凝固全程冷却速度大于5℃/s,弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时,基于窄面足辊超强冷新控冷结构,对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变,铸坯角部晶粒显著超细化,高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。     

铸坯角裂纹控制方法研究

介绍连铸坯角部裂纹缺陷的形成机制。综述了钢液化学元素,以及铸坯在结晶器和二冷区内各种因素对角部横裂纹的影响。从内外因两方面提出了控制角部横裂纹的控制方法。     

微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测，以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟，开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明，传统板坯连铸工艺下，窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩，致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成，大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热，引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下，奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器，坯壳角部于其内高效传热，凝固全程冷却速度大于5℃/s，弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时，基于窄面足辊超强冷新控冷结构，对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变，铸坯角部晶粒显著超细化，高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。     

倒角结晶器技术在太钢的成功开发与应用

为解决包晶钢连铸板坯角横裂缺陷,提高板坯角部质量,避免轧后卷板产生边部重皮问题,通过开发倒角结晶器工艺,本质化改善连铸坯在铸机内凝固过程温度场和应力场作用,彻底解决了板坯角横裂问题。     

舞钢连铸生产铸坯角部裂纹控制工艺探索

针对舞钢1 900 mm板坯连铸机经常出现的连铸坯角部横裂纹缺陷,从裂纹产生机理和影响因素进行分析,最终确定连铸坯角部矫直温度过低以及边部存在凹陷是角部横裂纹产生的主要原因。在连铸机没有配置液压振动、动态轻压下、电磁搅拌等先进设备的情况下,通过结晶器锥度、一次冷却、二次冷却等工艺参数优化,创新应用热行法生产工艺,结合设备改造,有效地控制了连铸坯角部横裂纹的产生,连铸坯表面裂纹缺陷问题得到缓解。     

铁素体析出量对铸坯热塑性的影响

连铸过程中的奥氏体向铁素体转变对铸坯的第三脆性区有重要影响,其中铁素体析出量是最主要的影响因素。在建立的奥氏体向铁素体转变模型的基础上,结合实验测定的热塑性曲线,研究了J55微合金钢连铸过程铁素体转变量对热塑性的定量影响,并将20%的铁素体析出量确定为获得较好的铸坯塑性而不导致裂纹开裂的临界铁素体析出量。在此基础上,进一步建立了铁素体析出量对铸坯热塑性即铸坯表面横裂纹敏感性的预测模型,可为连铸表面横裂纹的预防提供有效指导。     

连铸板坯角部横裂纹产生原因与控制

综述了连铸板坯角部横裂纹的形成原因,分析了钢水成分、结晶器控制、保护渣性能等对角部横裂纹的影响,并提出了调整钢水成分、优化结晶器控制、优化二冷制度和保护渣性能等控制角部横裂纹产生的改进措施。     

板坯角横裂成因及控制措施

针对微合金化钢角部横裂纹缺陷,从连铸工艺角度分析了板坯角横裂的形成原因,提出了微合金化钢角部横裂纹缺陷的控制措施。通过优化二次冷却强度、稳定结晶器液面、提高铸机精度、调整二冷喷嘴宽度、采用倒角结晶器及控制钢液增氮等措施,提高了铸坯表面质量,板坯角部横裂纹得到了有效改善,缺陷发生率由24%降低至2%。     

宝钢厚板边裂成因分析和改善

边裂是影响宝钢厚板质量的一个重要因素.对厚板边部的非连续弧形裂纹缺陷取样,进行金相分析,并对连铸板坯进行对比轧制试验,证实钢板边裂是由连铸板坯角部横向裂纹引起.分析了影响板坯角部横裂的结晶器保护渣、二冷水、结晶器、浇注速度等工艺因素.在此基础上,提出了改善板坯角部横裂的有效措施,即改进保护渣性能、优化二冷水水量分配、弱化结晶器冷却、稳定结晶器锥度和采用合适的浇注速度等等.实施以上措施后,钢板边部裂纹大幅度减少.     

喷嘴喷淋距离对连铸小方坯二冷均匀性的影响

研究了不同喷淋距离下连铸小方坯二冷喷嘴的水量分布,建立了凝固传热模型分析了82B钢连铸坯的热行为。该模型特别考虑了二冷区铸坯表面宽度方向的水流密度分布,并根据铸坯表面测温结果进行了模型校正。采用凝固传热模型研究了喷嘴喷淋距离对连铸二冷均匀性的影响。结果表明:喷嘴喷淋距离的增加有助于提高二冷水横向分布的均匀性,导致铸坯表面温度横向均匀性降低、纵向均匀性提高。这些效果有助于改善铸坯内部裂纹,但是会对角部裂纹产生不利影响。在二冷区前段喷嘴采用低喷淋距离,二冷区末段采用高喷淋距离,既可以提高铸坯角部温度,又能降低表面最大回温速率,有助于同时改善连铸坯角部和内部裂纹。在此基础上,提出了一种连铸小方坯二冷喷嘴布置方式,即二冷区每段喷嘴喷淋距离沿拉坯方向逐渐增加,该方法有助于提高连铸坯“纵?横”冷却均匀性。      

Thermo-elasto-visco-plastic finite element analysis on formation and propagation of off-corner subsurface cracks in bloom continuous casting

The formation and propagation of the popular off-corner subsurface cracks in bloom continuous casting were investigated through thermo-mechanical analysis using three coupled thermo-mechanical models.A two-dimensional thermo-elasto-visco-plastic finite element model was developed to predict the mould gap evolution,temperature profiles and deformation behavior of the solidified shell in the mould region.Then,a three-dimensional model was adopted to calculate the shell growth,temperature history and the development of stresses and strains of the shell in the following secondary cooling zones.Finally,another three-dimensional model was used to analyze the stress distributions in the straightening region.The results showed that the off-corner cracks in the shell originated from the mould owing to the tensile strain developed in the crack sensitive regions of the solidification front,and they could be driven deeper by the possible severe surface temperature rebound and the extensive tensile stress in the secondary cooling zone,especially upon the straightening operation of the bloom casting.It is revealed that more homogenous shell temperature and thickness can be obtained through optimization of mould corner radius,casting speed and secondary cooling scheme,which help to decrease stress and strain concentration and therefore prevent the initiation of the cracks.     

冷却温度对AH36钢连铸坯热延展性的影响

连铸坯角部横向裂纹是连续铸钢过程中经常出现的缺陷,直接影响钢材质量和生产成本.以 AH36钢为研究对象,采用 Gleeble-3800热模拟机模拟连铸坯冷却制度对连铸坯的影响.借助金相显微镜对断口微观组织进行分析表征,研究不同冷却温度下试样的热延展性,明确冷却温度对连铸坯角部横裂纹的影响.结果表明：以10℃/s 的冷速冷却至650℃后,回温至Ac3温度以上随后再缓慢冷却至825℃时的试样断面收缩率为67.02％,并且微观组织均匀,晶粒细小.热循环冷却制度能够有效提高连铸坯表面热延展性,降低裂纹敏感性,消除角部裂纹的产生.     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。      

含锰钢连铸板坯角裂影响因素分析及工艺改进

对太钢炼钢二厂含锰钢连铸板坯出现的角部横裂缺陷问题进行了简述,并从理论和实验两方面分析了含锰钢板坯结晶器冷却强度、二冷冷却强度、结晶器摩擦力、液面波动等因素对角横裂的影响.     

45钢连铸矩形坯角裂分析与控制

分析了45钢连铸矩形坯角裂的形成机理及影响因素,认为角裂产生的内在根本原因是结晶器内传热不均匀,而合适的结晶器铜管锥度是避免角裂的关键因素.提出了改善钢水质量、加强工艺控制、优化结晶器铜管锥度等解决措施,使角裂得到有效控制.生产实践表明,角裂发生率由改进前的89.73%降低到18.05%,且基本消除1.0级(含)以上的角裂.     

Analysis of thermomechanical behaviour in billet casting with different mould corner radii

Abstract

A finite element thermal stress model to compute the thermomechanical state of the solidifying shell during continuous casting of steel in a square billet casting mould has been applied to investigate longitudinal cracks. A two-dimensional thermoelastoviscoplastic analysis was carried out within a horizontal slice of the solidifying strand which moves vertically within and just below the mould. The model calculates the temperature distributions, the stresses, the strains in the solidifying shell, and the intermittent air gap between the casting mould and the solidifying strand. Model predictions were verified with both an analytical solution and a plant trial. The model was then applied to study the effect of mould corner radius on longitudinal crack formation for casting in a typical 0·75%/m tapered mould with both oil and mould powder lubrication. With this inadequate linear taper, a gap forms between the shell and the mould in the corner region. As the corner radius of the billet increases from 4 to 15 mm, this gap spreads further around the corner towards the centre of the strand and becomes larger. This leads to more temperature non-uniformity around the billet perimeter as solidification proceeds. Longitudinal corner surface cracks are predicted to form only in the large corner radius billet, owing to tension in the hotter and thinner shell along the corner during solidification in the mould. Off corner internal cracks form more readily in the small corner radius billet. They are caused by bulging below the mould, which bends the thin, weak shell around the corner, creating tensile strain on the solidification front where these longitudinal cracks are ultimately observed.