直接热装轧制的X60微合金钢连铸坯红送裂纹形成机制的研究

通过对热装、热送过程中连铸坯组织转变的热模拟研究,结合凝固过程中微合金元素第二相的析出行为和热应力变化,研究了X60微合金钢红送裂纹的形成机制。结果表明,X60微合金钢连铸坯不同的热装、热送方式会导致显著不同的铸坯组织和析出物形态,从而显著影响在再加热过程中铸坯红送裂纹的产生。X60微合金钢红送裂纹是在组织转变、微合金元素第二相析出和热应力三者的共同作用下形成的。组织转变过程中沿奥氏体晶界析出的先共析铁素体膜,在降低铸坯高温塑性的同时,也促进了第二相沿奥氏体晶界的析出。再加热过程中,先共析铁素体膜的减薄与第二相在晶界的偏聚和固溶间隙,导致了铸坯高温塑性的降低,从而显著增加了形成红送裂纹的可能性。连铸坯再加热至850℃的过程中产生的峰值应力是形成红送裂纹的主要原因。     

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实验室模拟了不同热送热装温度的Ti微合金化连铸坯热送热装和加热过程,并采用光学显微分析、扫描电镜分析和透射电镜分析等方法,观察了生产条件下连铸坯和粗轧中间坯试样的显微组织,以及实验室条件下不同热履历铸坯试样的显微组织,分析了热送热装连铸坯在粗轧过程中表面裂纹的生成原因。结果表明,经热送热装的连铸坯表面金属中奥氏体晶界处的先共析铁素体膜及沿奥氏体晶界的碳氮析出物可能是导致粗轧过程表面裂纹形成的主要原因。     

微合金钢铸坯角部横裂纹控制技术的应用

微合金钢在凝固过程裂纹敏感性高,连铸坯角部极易产生横裂纹,严重影响铸坯热送和轧制卷板的表面质量。研究了角部裂纹在凝固过程中的产生机制:碳氮化物沿晶界析出,脆化晶界;沿粗大奥氏体晶粒晶界形成铁素体膜,降低晶界强度,铸坯弯曲矫直区过程产生角横裂纹。设计了新型内凸曲面窄侧结晶器和铸坯宽、窄侧足辊区强控冷装置,解决了铸坯角部晶粒初凝细化及后续粗化生长的难题,进一步细化了铸坯角部组织晶粒度,明显提高了铸坯角部组织的塑性,从而降低连铸坯角部裂纹敏感性,控制了微合金钢连铸坯角部裂纹产生。     

微合金钢热送热装模拟试验中组织演变的原位观察

采用共聚焦激光扫描显微镜对微合金钢铸坯冷装和热送热装过程不同热履历条件进行了试验模拟,对试验全过程中显微组织演变进行了原位观察,并采用光学显微镜观察了试样的室温组织和相变前奥氏体晶粒尺寸.结果表明:冷却相变过程中观察面出现表面浮凸;再加热前,模拟冷装试样已全部完成奥氏体向铁素体及渗碳体转变,而模拟热送热装试样仅发生部分奥氏体分解,原奥氏体形貌仍有所留存;重新加热及再次降温过程中,模拟冷装和模拟热送热装试样显微组织演变特征和最终组织也有所不同;模拟热装试样室温显微组织和相变前奥氏体晶粒均较模拟冷装试样粗大.     

钢管连铸连轧工艺的实验研究

在 Gleeble－ 1500热模拟实验机上模拟连铸坯直轧、热装热送轧制和冷装再加热轧制 3种工艺制度下 32Mn6钢连铸坯的穿孔过程,分析在不同工艺下压缩试样的组织和力学性能,比较不同工艺对组织和性能的影响,探索采用连铸坯直轧和热装轧制钢管的可能性。     

合金钢连铸坯高效热送热装工艺实践

系统研究了实现合金钢连铸坯高效热送热装工艺存在的问题,通过实施无缺陷合金钢连铸坯生产技术、高温合金钢连铸坯生产技术以及炼钢-轧钢一体化生产管理技术,保证了高温合金钢连铸坯热送热装物流有序,产生了可观的经济效益,为推广应用提供了经验。     

南钢第一炼钢厂铸坯三次冷却技术开发

南钢第一炼钢厂(NISCO)生产的部分中碳合金系列钢铸坯在热装热送轧制后,钢板表面会出现裂纹,但冷装轧制不会发生。通过分析代表性钢种AH36钢的热装裂纹产生的机理,开发了铸坯快淬三次冷却技术,使板坯表面中心区温度下降约50 ℃。该技术满足了连铸坯热装热送,提高了生产效率和能源利用,也有效避免了AH36为代表的中碳合金系列钢热装裂纹产生,钢板表面裂纹发生率由3.80%下降至0.47%。     

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。     

连铸坯热送热装工艺的有限元模拟

连铸坯热送热装工艺可以节约加热炉能耗,实现节能减排的目标,为钢厂带来经济效益。本文利用有限元软件模拟钢液自进入结晶器直至出加热炉全流程温度场。结合连铸全流程不同时间节点铸坯含有的热量,分析连铸过程热量损失。模拟冷装、温装及直装坯在加热炉加热至出炉温度时的热量与进加热炉进行对比,分析不同温度铸坯再加热过程需吸收的热量。     

热装工艺对含铌微合金钢铸坯再加热奥氏体晶粒细化影响

组织细化是控制连铸坯表面裂纹、提升轧材性能的重要手段。针对连铸坯表面裂纹问题,采用热模拟试验的方法,首先获得模拟铸坯进加热炉之前的奥氏体组织,进一步研究了含铌低碳钢SCX400在冷却-加热过程中的晶粒细化潜力。研究结果发现进行一次γ→α→γ相变处理,当铁素体析出量超过85.9%时,最终粗大的奥氏体边缘处出现了许多尺寸为40μm左右的细小晶粒,混晶现象严重,推测是由于Nb(C,N)钉扎原奥氏体晶界,粗大的初始晶粒得到保留;而通过多次γ→α→γ相变可以有效细化奥氏体晶粒,从而对热装热送过程中的表面裂纹控制及最终产品性能的提升产生积极影响。     

TSCR流程Ti微合金化超高强钢的第二相析出行为研究

利用Gleeble-1500D模拟机进行了Ti微合金钢的热模拟试验,研究了其在薄板坯连铸连轧(TSCR)流程下Ti(C,N)沉淀析出行为。结果表明,Ti微合金钢在TSCR流程中存在两类含Ti析出物:正方形的或矩形的TiN和球形或不规则形状TiC。TiN析出物主要在连铸凝固前钢液中和铸坯均匀化加热时析出,在连轧时起到抑制动态再结晶晶粒生长的作用;而TiC析出物主要是在连轧和卷取时析出,对Ti微合金钢起沉淀强化作用。为了提高Ti微合金钢沉淀强化效果,应在TSCR流程中增加TiC的体积分数和减小TiC的尺寸。     

含钛微合金钢SAPH440高温热塑性研究

通过Gleeble 1500热模拟试验机对含钛微合金钢SAPH440的连铸坯在1400~600℃温度区间内的高温延塑性进行了测试,对试样的断口形貌及组织进行了观察。确定tL~1350℃之间为连铸坯的第I脆性区,950~725℃之间为连铸坯的第Ⅲ脆性区;第Ⅲ脆性区塑性降低主要是由连铸坯中Al N的析出和晶界网状铁素体的形成造成。提高连铸机顶弯或矫直温度大于950℃可以减少连铸坯表面裂纹的产生。     

N-Ti微合金化高强钢中的含Ti析出物

利用Gleebe1500热模拟试验机,对氮钛微合金化高强钢在薄板坯连铸连轧工艺下进行了热模拟试验,对模拟各工序下的Ti(C,N)析出物形貌进行观察和分析,并通过热力学、动力学分析了其析出的原因和条件,研究了Ti(C,N)析出物在热轧工艺中变化的全过程。研究表明:连铸过程中主要有直径200 nm的液析TiN;铸坯均热后有直径为50~100 nm的固析TiN,在原始奥氏体晶界和枝晶偏析带析出直径为100~200 nm的TiC;连轧后主要有形变诱导析出分布均匀、直径为10~30 nm的TiC;卷取后在铁素体中析出直径为6~15 nm弥散分布的TiC。     

货运机车制动梁用15Mn2CrVNb钢方坯角部横裂纹研究

本文对15Mn2CrVNb制动梁用钢的铸坯角横裂纹缺陷进行了研究,研究认为铸坯角横裂纹的形成温度为870～900℃,在这一温度条件下Nb、V等C、N化物析出以及铁素体在奥氏体晶界析出引起的奥氏体晶界脆化是裂纹形成的内部原因,而铸坯矫直过程中内弧侧的张应力是裂纹形成的外部原因,实践表明提高连铸坯的角部温度能够有效的避免铸坯角横裂纹的产生。     

EH47钢连铸坯热芯大压下轧制应变诱导析出行为

研究了EH47微合金钢连铸坯经传统轧制和热芯大压下轧制后室温下的组织和析出相形貌,并采用MMS-200热模拟双道次压缩实验研究了其经热芯大压下轧制后的第二相粒子应变诱导析出行为。结果表明:热芯大压下轧制后EH47微合金钢连铸坯的芯部铁素体尺寸较传统轧制的芯部铁素体尺寸明显减小;热模拟双道次压缩实验表明,热芯大压下轧制后,EH47微合金钢的应变诱导析出第二相粒子在位错、晶界、亚晶界上沉淀析出,在一定程度上起到钉扎晶界并阻碍再结晶晶粒长大的作用。     

装炉温度对管线用高强度宽厚板性能和组织的影响

利用工业试验研究了装炉温度对管线用高强度宽厚板的性能、微观组织、合金元素固溶和析出相的影响.结果表明:由于热装铸坯厚度截面存在较大的温度差异,720℃装炉时,铸坯内部未发生γ-α相变的比例大,使奥氏体粗大,脆性断裂倾向高;550℃装炉时,铸坯厚度中心附近γ-α相变不充分,导致钢板的晶粒细化和DWTT性能低于室温装炉.热装时铸坯中合金元素的固溶量高,促进10 nm以下的细小析出相的形成,但会导致晶粒粗化和微观组织中铁素体比例减少.因此,热装钢板的抗拉强度和DWTT剪切面积低于室温冷装钢板.     

12Cr1MoV耐热钢热装热送过程相变行为及组织研究

连铸坯热装热送轧制工艺是一种有效的节能减排工艺,该工艺生产时偶尔出现表面质量问题,导致轧制过程中钢板表面开裂。针对这一问题,采用热模拟试验机模拟了12Cr1MoV耐热钢热装热送加热轧制生产工艺,利用金相法来观察试样组织。结果表明,当热装温度在两相区温度以下或以上时,最终组织中有较多铁素体和较少粒状贝氏体+M/A;当热装温度在两相区温度区间内时,最终组织为少量铁素体和大量粒状贝氏体+M/A。此外,在两相区热装后,经二次高温奥氏体化形成"奥氏体混晶"不均匀,在变形时容易产生应力集中,容易导致裂纹的萌发。     

热装温度对X80管线钢组织及析出行为的影响

通过试验室模拟热送热装工艺,用透射电镜、析出物定量等方法,研究了X80级管线钢热轧板卷分别在750℃和1100℃热装轧制时对钢板组织性能和微合金元素析出的影响.结果表明,750℃热装的钢板由于轧前经过γ→α和α→γ两次相变,原始奥氏体晶粒得以细化,从而轧后钢板晶粒比较细小,细晶强化效果明显,强度较高.而1100℃热装的铸坯轧前微合金元素固溶量较高,轧后钢板析出量较多,并且析出颗粒呈细小弥散分布的,析出强化效果明显,冲击韧性较好.     

P590L连铸过程C、N化物析出行为

为研究微合金钢连铸过程C、N化物析出行为,以P590L微合金钢铸坯为研究对象,通过用碳膜萃取复型方法从拉伸试样中萃取析出物,使用JEM2100透射电镜观察试样中的第二相析出物,系统检验分析了微合金元素Ti、Nb的析出行为规律,分析了温度对析出物数量和尺寸影响规律,以及析出物对热塑性的影响趋势。试验表明,1 100℃时出现少量70nm以上的方形TiN和Ti-Nb复合析出物,在1 100~1 000℃有Nb(C,N)析出,随着温度的降低析出物数量增加,尺寸减小而且更加弥散,热塑性随析出物数量的增加而降低。     

微合金化钢热送热装过程组织演变研究

通过实验室模拟微合金化含Ti钢连铸坯热送热装过程,并利用光学显微镜观察了室温条件下不同热履历试样的显微组织,分析了热送热装连铸坯组织演变的规律和特点。结果表明,700℃左右是不同热送温度的一个分界线,700℃以下热送试样均会发生奥氏体分解相变;700℃以上试样的高温组织为奥氏体,且奥氏体晶粒的大小基本相同;700℃以上热送热装试样的晶粒度较700℃以下粗大;不同的热送温度导致热处理室温显微组织有极大的差别,热送温度越高,二次奥氏体化过程越容易;热送温度越低,相变过程比较复杂;在700℃热送是较为合理的,可以尝试在750℃进行热送实践。