多模式全连续铸轧产线卷渣缺陷分析及控制

通过扫描电镜和能谱分析仪对低碳低硅铝镇静钢表面卷渣缺陷微观形貌进行观察和能谱分析。结果表明,低碳低硅铝镇静钢表面较短条状卷渣缺陷的主要成分为钙、铝和氧,为典型的钙铝酸盐夹杂物;较长条状卷渣缺陷的主要成分为钙、硅、氟、钠和氧,为典型的保护渣成分。针对不同类型的卷渣缺陷及其成因,分别在炼钢工艺的挡渣出钢、精炼工艺的升温时间和钙含量以及连铸工艺的中间包控流装置、中间包保护气氛、结晶器液面波动、钢包下渣和结晶器保护渣等方面进行改造、控制和优化。采取上述措施后,因低碳低硅铝镇静钢表面卷渣缺陷造成的产品降级率由大于10.0%降至1.5%以下,产品质量得到明显提升。     

非调质钢中MnS夹杂物的热变形行为

试验采用Gleeble-1500热/力模拟试验机对试样进行压缩变形,研究了轧制制度对Mn S夹杂物尺寸和相对塑性的影响。在试验温度950~1350℃范围内,随着变形温度的增加,长度大于5μm的Mn S数量随着变形温度的升高大体呈减少趋势。变形量对Mn S夹杂物相对塑性影响显著。随着变形量从10%增加到50%,Mn S夹杂物的相对塑性平均值从2.26减小到0.30,这表明大的变形量有利于减小Mn S夹杂物的变形。在本次试验条件下认为变形速率并不会对Mn S相对塑性产生显著影响。     

磷在多相脱磷转炉渣中的分布

 为了研究碱度、TFe含量对炉渣物相以及磷在不同物相中分布的影响,对3种不同成分脱磷转炉渣的微观结构进行形貌和成分分析对比。当炉渣中FeO含量较高、碱度中等时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出FeO含量高的枝状晶体结构和CaO-SiO₂-(FeO)基体相,基体相中P₂O₅质量分数约为6.5%。当炉渣中FeO含量较低、碱度较低时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出相和炉渣总成分相差不大。当炉渣的碱度中等、TFe含量控制合适的情况下,炉渣在冶炼过程高温状态下处于固液共存区域,形成液相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体,固溶体中P₂O₅质量分数为30%～40%。当炉渣处于C₂S和液相渣的共存区域时,2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体的析出使得炉渣液相中P₂O₅活度降低,使得铁水中磷向液相渣中传递,脱磷反应程度更高,脱磷效果较好。     

基于机器学习算法的“全三脱”工艺转炉终点预测

建立精准的转炉终点预测模型对生产效率和钢液洁净度的提升尤为重要。以首钢京唐钢铁联合有限责任公司“全三脱”工艺转炉为研究对象,对历史生产数据进行皮尔逊相关性分析,得到与转炉终点温度、碳含量最相关的15个自变量。利用BP神经网络、极限学习机(ELM)和支持向量机(SVM)3种机器学习算法分别建立了转炉终点预测模型。随后选取160组新样本数据来检验3种模型的预测精度,结果表明：SVM模型下转炉终点温度、碳含量预测模型精度更高,终点温度预测误差在±15℃内的命中率为90.6%,终点碳质量分数预测误差在±0.01%内的命中率为93.8%。另外,基于支持向量机算法建立的转炉终点预测模型,全三脱工艺比常规工艺的终点温度误差±15℃内、碳质量分数±0.01%内命中率分别提高了9.1百分点和14.4百分点。     

改质工艺对高强度低合金钢夹杂物特性的影响

利用300 t钢包炉工业试验研究了不同夹杂物改质工艺(包括未改质、稀土处理和钙处理)对铝镇静高强度低合金钢夹杂物特征的影响。结果表明,未改质处理炉次钢板中夹杂物为高铝含量的Al-Mg-Ca-O-S-Mn复合夹杂物,夹杂数量密度最小(仅为7.4和9.5个/mm2),但夹杂物平均尺寸大于3 μm,在轧板中检测到不小于20 μm的大尺寸夹杂数量多达0.1个/mm2。而稀土处理炉次钢板试样中夹杂物为球形La-Ce-O-S部分夹杂可能含少量Ca或Al。尽管夹杂数量密度最多达到32.5个/mm2,但夹杂平均尺寸最小(仅为2.3 μm),一个试样中未检测到不小于20 μm的夹杂,另一个试样中基本无不小于20 μm的大尺寸夹杂(仅0.01个/mm2)。钙处理炉次钢板中的夹杂物基本为球形夹杂,夹杂物成分为Ca-Al-S-O,部分夹杂可能含少量Mg或Mn,夹杂数量密度也较大,约为30个/mm2,夹杂平均尺寸为2.7 μm,稍大于稀土处理炉次,基本无尺寸不小于20 μm夹杂(0.01个/mm2)。高温共聚焦显微镜试验表明,稀土处理与钙处理的夹杂物在高温下不容易聚集成大尺寸夹杂物,而未改质炉次中的氧化铝由于与钢液界面张力大,容易聚集形成大尺寸夹杂物。     

首钢板坯连铸技术进步

回顾了近十年来首钢为生产优质冷轧钢板和特厚钢板而开发的板坯连铸新技术。为了降低优质冷轧钢板表面冶金缺陷，开发了浸入式水口防堵塞技术、结晶器内钢液流动综合控制技术和中高拉速FC结晶器技术等。综合应用这些技术后，水口堵塞率降低60%以上，结晶器液面波动±3 mm比例提高至98%以上，冷轧钢板表面卷渣缺陷指数降低50%以上。为了提升特厚钢板的冶金质量，开发了特厚板坯窄面鼓肚控制技术、倒角结晶器连铸技术、半干法连铸技术和二冷间歇式喷淋等技术，400 mm厚板坯窄面鼓肚量降低至5 mm以下，含铌微合金化钢板坯表面裂纹发生率大大降低。开发了特厚板坯连铸轻压下技术，中心偏析C类1.0级及以下比例达到100%，确保了150 mm特厚钢板的心部韧性达到100 J以上。     

RH真空冶炼过程中锰损

为了减少RH真空冶炼过程中钢水锰元素偏差和提高最终产品性能的稳定性,采用直读光谱仪对不同条件下RH真空冶炼镇静钢与非镇静钢锰损情况开展研究。结果表明,RH真空冶炼过程中锰损存在4种形式,与钢水中自由氧反应烧损、钢渣界面反应、合金粉末抽吸、真空锰挥发;随着钢水中锰含量增加、真空时间延长,钢水温度和氧化性提高,RH真空锰损逐渐增加;真空度小于1 000 Pa时,RH真空锰损随真空度的降低而降低,而当真空度大于1 000 Pa时,继续降低真空度,RH真空锰损几乎不变。通过降低RH真空度、进站锰含量和温度、减少RH真空处理时间等措施,RH结束目标锰的质量分数±0.01%命中率接近100%。     

首钢京唐板坯高拉速生产的控制技术

以首钢京唐钢铁联合有限公司3号连铸机2.5m/min高拉速浇铸常规板坯试验为背景,建立流动、传热及摩擦力数值计算模型,并结合实际生产的监测数据,分析和讨论高拉速生产过程中相关工艺控制技术。结果表明,FC结晶器以及下倾角20°水口的使用有利于高拉速过程中的液面控制;通过改善二冷水量,并结合射钉试验,验证得出2.5m/min时的凝固终点仍位于铸机长度以内,而宽面铜板热面最高温度超过350℃;采用一种黏度较低、润滑性能较好的保护渣,并且拉速在2.0m/min以上时保护渣耗量均小于0.3kg/m2,但没有漏钢事故发生,建议开发非正弦振动模式。此外,高拉速条件下,铸坯表层夹杂物减少,冷轧板卷表面质量明显改善。     

MCCR产线110mm薄板坯结晶器流场的数值模拟

摘要：首钢京唐MCCR产线是国内第一条多模式连铸连轧产线,薄板坯高拉速连铸是实现无头轧制模式的基础,结晶器内流场控制是决定薄板坯高拉速连铸的关键。采用VOF两相流模型研究薄板坯连铸结晶器内流场特点,采用插钉法测量实际生产过程结晶器弯月面流速,并与对应工况条件下模拟结果进行对比校验了模型准确性。通过薄板坯连铸结晶器内流场的数值模拟仿真,获得了薄板坯高拉速条件下结晶器内钢液的流动特征。研究了连铸拉速、2.种浸入式水口结构等因素对弯月面流速以及波高差的影响。结果表明：随着通钢量由3.4t/min增加至8.2t/min,采用四孔水口时,结晶器弯月面钢液流速由0.02m/s增加至0.30m/s,结晶器钢液面波高差由2.0mm增加至7.2mm;采用五孔水口时,结晶器钢液面波高差由0.25m/s增加至0.5m/s,结晶器钢液面波高差由2.6mm增加至17.0mm。高通钢量条件下（5.5~8.2t/min）,采用四孔水口更加有利于控制液面波动稳定性。     

RH精炼过程中吹氧量对IF钢洁净度的影响

无间隙原子钢（IF钢）主要用于汽车、家电等行业,除需要极低的C、N含量外,对最终产品的表面质量也有严格要求。钢中O含量和夹杂物对产品的表面质量影响很大。快速降低钢中C含量、同时保证钢的高洁净度是非常重要的。为此,通过在Ruhrstahl Hereaeus（RH）精炼?连铸过程密集取样,采用ASPEX扫描电镜详细研究了RH吹氧强制脱碳工艺下吹氧量对IF钢洁净度的影响。结果表明,本实验条件下,吹氧量对精炼?连铸过程中夹杂物的类型和形貌没有影响。吹氧量对RH精炼前期（加Al后4 min内）钢液洁净度影响较大,而对后期生产过程中钢液的洁净度影响不大;精炼前期,吹氧量高,钢液中总氧（T.O）含量和夹杂物的量增加。簇群状夹杂物主要出现在RH破空之前,真空精炼结束后钢液中很难发现簇群状夹杂物。中间包钢液洁净度与RH吹氧量相关性不大,而与加Al脱氧前钢液中O含量相关性很大,加Al脱氧前钢液中O含量高,中间包钢液洁净度差;为提高中间包钢液的洁净度,应尽量减少加Al脱氧前钢液中的O含量。随着生产的进行,钢液中T.O含量、夹杂物的量呈下降趋势,洁净度逐渐提高。