宝钢湛江连铸板坯角裂的控制研究及设计实践

板坯连铸机生产包晶钢、中碳钢、含硼或铌微合金钢容易产生角裂,将导致对应的轧材出现边部翘皮和边部裂纹,为了不影响轧材质量,连铸工序必须对角裂进行火焰清理,加大了生产成本。2013年宝钢决定将罗泾两台单流2 300 mm板坯连铸机搬迁到宝钢湛江钢铁基地。原罗泾连铸机所生产板坯的角裂问题严重,针对该问题,中冶赛迪和宝钢从弯曲段辊列、扇形段辊缝精度控制、二冷分区、二冷宽度控制、动态二冷模型、动态轻压下模型等方面做了全面的优化和改进,解决了原罗泾连铸机生产板坯易产生角裂的难题,包晶钢、中碳钢、含硼或铌微合金钢板坯角裂发生率从90%以上降低到1%以下。着重阐述在设计阶段针对角裂问题所做的工作。     

减小铝铸轧板坯裂边的研究

铝铸轧板坯产生严重裂边的主要原因是，铸轧区偏高、供料嘴结构不合理和铸轧辊质量不佳。经过改进工艺并采取相应的控制质量的措施，使铸轧板坯裂边减小，其边部质量超过了国外同类型铸轧机生产的板坯边部质量水平，提高了生产率和成品率     

迁钢板坯角横裂的影响因素和控制

针对迁钢板坯角横裂形成的原因和影响因素等进行了系统的调查研究。结果表明脆性区弯曲矫直和外应力较大是产生角裂的根源,在此基础上采取了控制成分、保证铸机状态、二冷制度和锥度优化等相应的措施,使迁钢板坯的角裂发生率极大降低。     

1060铝合金铸轧板坯裂边的控制

倾斜式铸轧机浇注系统边部耳子是用硅酸铝纤维制成的。在生产1060铝合金板坯时,板坯裂边在8.5 mm左右。通过采用流线型成型耳子,控制铸轧速度、铸轧区长度、w(Fe)/w(Si)比值等,板坯裂边可以控制在3 mm左右。     

轧制温度对AZ31B镁合金板材边裂和组织的影响

通过热轧实验测试、金相观测和有限元分析,研究了轧制温度对AZ31B镁合金铸轧板边裂和组织的影响,以及板坯辐射散热过程中的温度分布。结果表明:实际轧制温度控制在350~400℃时,有较为理想的成材率和晶粒组织;沿板宽方向,板坯中部温度明显高于边部,致使轧制过程中板坯中部纵向延伸大于边部,边部不均匀变形和中部给予边部的纵向附加拉应力是边裂产生的直接原因;边部裂纹附近伴有明显的孪晶组织。     

12Cr2Mo1R钢板坯热装工艺试验

针对12Cr2Mo1R钢冷坯装炉加热时易轧裂的问题,试验研究了12Cr2Mo1R板坯下线后直接热送热装轧制、板坯下线后采用保温罩保温缓冷再温送装炉、板坯下线后堆垛自然缓冷再温送装炉3种工艺,发现前两种工艺轧制后钢板表面容易产生纵裂、网裂和马蜂窝等裂纹,第3种工艺可以有效避免钢板开裂,保证钢板良好的表面质量。     

连铸特厚板坯易发质量缺陷的控制

连铸特厚板坯易发生角裂、中心偏析和内部夹杂物等缺陷,影响特厚板质量。采用理论分析、仿真计算、实验室和生产现场试验的方法,研发了防止特厚板坯角部裂纹技术、特厚板坯均质化控制技术、内部夹杂物控制技术。实施结果表明,生产特厚板坯质量良好,无角部裂纹,中心偏析水平集中在C0.5～C1.5范围内,特厚板探伤合格率达96%。本研究成果对生产特厚板坯时控制质量具有重要意义。     

连铸板坯轧材“刨不动”的原因分析

通过对16Mn板坯轧材“刨不动”试样的解剖,检查了缺陷部位的硬度、高低倍组织及微区成分,指出导致“刨不动”的原因是钢板局部区域产生以马氏体为主的异常组织,而这与板坯矫直时产生的内裂有关。     

无取向硅钢热轧边裂的形成原因

利用加热炉模拟、动态再结晶以及热模拟等试验方法以及扫描电镜、金相显微镜等分析观察手段对无取向硅钢边裂的成因进行了探讨。结果表明,长时间加热使得板坯边部晶粒异常长大,晶界氧化并脱碳,轧制过程中边部温度过低,动态再结晶过程变弱,使得板坯边部延伸性能变差,是导致硅钢边裂的主要原因。建议通过适当降低铸坯加热温度、缩短保温时间、提高终轧温度来改善硅钢边裂缺陷。     

连铸板坯和连铸异型坯腹板中心内裂形成原因的探讨

连铸板坯中心内裂与凝固末期液心被周期性封闭后形成的缩孔有关.连铸异型坯腹板中心内裂与拉速不适应于腹板支撑长度而产生的鼓肚有关.     

52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯内部裂纹产生机理及预防

连铸坯的质量直接与后续的轧制过程以及中厚板的质量密切相关。通过低倍组织检验、显微组织观察、化学成分分析等方法对52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯芯部裂纹产生的原因进行了分析。结果发现,该钢连铸坯中Cr、Mn、Mo等合金元素造成的中心偏析引起冷却过程中发生马氏体相变,产生了较大的拉应力,是导致52CrMoV4弹簧扁钢连铸坯出现芯部裂纹的主要原因。采取了提高钢水洁净度、降低浇注温度和拉坯速度、加大电磁搅拌力和冶炼时增加氮的质量分数等改进措施后,消除了52CrMoV4钢铸坯芯部裂纹缺陷,有效改善了铸坯芯部质量,最终轧制弹簧扁钢心部质量良好,完全满足客户使用需求。     

微合金化钢连铸坯边角部无缺陷生产技术开发

以邯宝炼钢厂板坯连铸机为依托,以实际生产的典型铌、钒、钛微合金化钢为研究对象,系统研究了板坯表面裂纹缺陷形成机理,确定了倒角结晶器窄边铜板的最佳角度和最佳倒角长度;设计并开发了具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板,适用于带倒角连铸坯的新型支撑足辊系统;结晶器窄侧锥度的设计及应用管理,有效支撑了带倒角连铸坯的窄边,解决了角纵裂及角纵裂漏钢的难题,提高了结晶器窄边铜板的使用寿命,同时为连铸的高拉速提供了保证。项目突破了倒角结晶器技术工业化应用的技术瓶颈,从根本上解决了微合金化钢连铸板坯角部横裂纹问题,成功实现了大规模工业化稳定生产。     

Q235B钢连铸板坯中间裂纹成因分析及改进措施

针对Q235B钢连铸板坯出现的中间裂纹,运用金相观察、扫描电镜和能谱分析等检测手段,对中间裂纹宏观和微观特征进行研究。结果表明：裂纹处S杂质元素有明显的富集,S元素的晶间偏析是铸坯产生中间裂纹的重要内因;钢基体中的大颗粒且不易变形的Al2O3类夹杂物,易成为裂纹源,加速内裂纹的产生。通过分析连铸板坯中间裂纹的成因,结合现场生产工艺,提出应对措施,可使铸坯的中间裂纹得到有效的控制。     

基于铸机扇形段的连铸板坯热装预处理工艺设备开发

连铸板坯的热装热送作为钢-轧界面重要技术,在绿色减碳、提高成材率和缩短生产周期方面起关键作用。微合金钢连铸板坯热装温度及比例持续提高的限制性环节是钢板表面的红送裂纹缺陷,针对此问题首钢自主设计开发了基于铸机扇形段的板坯热装预处理的工艺、设备及控制系统整套技术,实现了高温铸坯表面组织细化及强韧化,消除了高温热装轧材表面的“红送裂纹”缺陷问题,解决了快冷条件下高温铸坯弯曲变形、冷却均匀性等难题,最大限度保留了高温铸坯内部温度,提高整体热装温度。相比同类技术具有更好的经济性及可复制性。     

薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析(续)

薄板坯连铸结晶器是薄板坯连铸技术的核心，通过对薄板坯连铸结晶器内钢水的流动、传热以及凝固壳的收缩和变形行为的研究，分析了连铸坯几种典型裂纹缺陷的形成原因；并结合实验室和生产实践，对薄板坯连铸连轧生产冷轧基料用B微合金化钢、电工钢、V-N微合金高强度钢等的工艺特性以及钢材性能进行了分析。文章分二次发表，本次是上海金属2006—1期文章的续栽，内容是关于薄板坯连铸连轧典型品种的开发以及薄板坯连铸连轧技术的发展与展望。     

本钢FTSC生产SPA-H工艺技术研究

采用薄板坯连铸机（FTSC）生产SPA-H,通过化学成分控制、温度制度调整、结晶器保护渣选择和连铸二冷水调试等,解决了FTSC铸坯纵裂问题,表面质量和内部质量合格,FTSC铸坯板材性能优于常规铸坯轧材,FTSC已能批量生产SPA-H。     

薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析

薄板坯连铸结晶器是薄板坯连铸技术的核心，通过对薄板坯连铸结晶器内钢水的流动、传热以及凝固壳的收缩和变形行为的研究，分析了连铸坯几种典型裂纹缺陷的形成原因；并结合实验室和生产实践，对薄板坯连铸连轧生产冷轧基料用B微合金化钢、电工钢、V—N微合金高强度钢等的工艺特性以及钢材性能进行了分析。文章分二次发表，本次发表的内容是关于薄板坯连铸结晶器的相关技术及板坯典型裂纹的分析。     

降低含铝钢表面横裂纹的工艺实践

针对南阳汉冶特钢有限公司250 mm×1 650 mm断面生产的含铝钢表面角部横裂缺陷,从连铸工艺角度分析了含铝钢表面角部横裂产生的原因,提出了控制解决措施。通过优化结晶器振动参数、二冷控制模型、结晶器冷却模型、严控扇形段接弧精度及辊缝开口度、钢种成分控制优化等措施,提高了铸坯表面质量,板坯角部横裂缺陷得到了改善,铸坯不清理装炉率大幅提高,轧板裂纹缺陷率由14.48%降低至6.24%。     

连铸坯锻轧工艺对核电用特厚钢板内部质量和力学性能的影响

研究了采用300 mm厚连铸坯锻轧生产核电特厚钢板的工艺,通过对连铸坯直轧、模铸和连铸坯锻轧3种不同工艺生产的核电特厚钢板内部质量和力学性能进行对比分析,结果表明：连铸坯直轧工艺生产的特厚钢板不能满足NB/T47013-2015《承压设备无损检测》Ⅰ级和GB/T 5313《厚度方向性能钢板》Z向断面收缩率大于35%的要求,钢板内部存在裂纹和偏析。采用锻轧工艺生产的钢板能够100%满足探伤要求,连铸坯芯部裂纹和柱状晶在高温锻造过程中能够有效焊合和破碎,并且高温加热过程对连铸坯的芯部偏析有很大程度的改善,通过锻造和轧制工艺相结合,能够解决连铸坯直轧出现的探伤不合问题,并且能替代高成本的模铸生产,进一步降低生产成本。     

硼对宽厚板坯表面质量的影响及控制措施

通过对南阳汉冶特钢250 mm×1 600 mm断面生产的Q345低合金系列钢宽厚板坯表面渗透检测,直观检测出连铸坯表面横裂纹缺陷,利用金相、电镜和能谱等检测手段,对铸坯裂纹部位取样分析,查明了表面横裂纹的产生原因主要与钢水中残余硼含量较高有关;后通过采取一系列控制措施,有效解决了Q345低合金系列钢表面横裂纹,取得了良好效果。