轻压下帘线钢大方坯成分偏析特征及形成机制

在工业试验的基础上,对高碳钢大方坯实施轻压下后铸坯中心区域产生严重的负偏析与微弱的正偏析的形成机制进行了探讨与分析,研究发现:铸坯实施轻压下后,优先生长的上下两层的树枝晶会在外力的作用下发生碰撞、折断破碎,折断破碎的细小晶粒在钢液的强迫流动作用下随机漂流到铸坯中心区域成为新的晶核,从而使其周围钢液先凝固,形成负偏析;此后富集元素钢液凝固形成微弱的正偏析。     

轻压下技术对连铸坯中心偏析的影响

RAM动态轻压下、连铸坯凝固模型、动态轻压下控制模型和伺服执行系统等,对连铸坯的中心偏析进行数值模拟,精确地对连铸坯凝固末端实施动态轻压下,从而降低了铸坯中心偏析、中心疏松的程度,大大提高了铸坯产品质量.详细阐述了轻压下对铸坯中心偏析的影响,在铸坯凝固末端轻压下直接作用的区域内,两相区受到压缩,枝晶间富含溶质的液相被挤...     

高强船板钢中心偏析的成因及其改善措施

分析了高强船板钢中心偏析的成因及其影响因素.中心偏析的形成是因枝状晶晶间富含溶质的钢液流动和积累造成的.这种钢液流动的驱动力来自两方面:一是凝固坯壳收缩和铸辊对坯壳的压缩,二是坯壳在未收缩时开口和铸辊间发生鼓肚引起负压.采取控制钢水化学成分和过热度、稳定拉速、优化二冷配水、加大凝固末端辊缝收缩量等措施可减少连铸坯中心偏析,改善高强船板钢的内部质量.凝固末端实施轻压下对减少中心偏析效果明显.     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min^-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.     

连铸方坯中心线凝固行为波动现象及变化规律

连铸坯中心线区域钢液的凝固行为与中心偏析缺陷的形成及控制密切相关。基于中碳钢连铸方坯纵断面的实际凝固组织,以中心偏析点内部二次枝晶间距计算局部冷却速率,揭示了铸坯中心线局部冷却速率的波动特征。结合连铸三维凝固模型,研究了铸坯中心线固相率波动引起局部冷却速率波动并最终影响铸坯中心组织和性能的均匀性的机理;对不同工况铸坯中心线固相率和局部冷却速率波动的周期性进行了分析对比,提出了连铸坯凝固终点位置的周期性波动机理并得到了不同拉速下凝固终点波动距离的判断方程,对于所选连铸方坯,凝固终点波动距离为25.0～27.5 mm;在此基础之上,研究了拉速对中心线固相率波动程度的影响规律,并分析了凝固终点波动距离变化对末端电磁搅拌(final electromagnetic stirring, F-EMS)和轻压下(mechanical soft reduction, MSR)作用均匀性的影响。结果表明,拉速由1.8 m/min提高至2.4 m/min后,虽然液相穴长度增加可能增加整体偏析程度,但铸坯中心线固相率波动程度降低了20%,这有利于减轻中心线偏析沿拉坯方向的波动性,提高铸坯中心质量的均匀性。并...     

25CrMo钢锭点状偏析区微观组织特点

 为了研究钢锭点状偏析区微观组织特点,对CrMo钢锻坯中的斑点偏析区域进行了分析研究。研究表明,钢坯中的元素偏析区沿锻造方向拉伸且尺寸较小,可判断原铸锭中的偏析为3个维度方向尺寸相近的点状偏析。偏析区中铬、钼元素质量分数相对较高,在冷却后点状偏聚区形成贝氏体组织,与基体的铁素体、珠光体组织呈交错分布的特征,且夹杂物在偏析区富集比较明显,局部偏析区还存在气孔。钢中的点状偏析的出现主要原因是钢液凝固前沿过冷度降低,在成分过冷条件下,高熔点铬、钼组元在枝晶表面局部富集,随温度的下降,钢液中MnS夹杂物同时受枝晶表面的物理吸附作用聚集,同时增加了枝晶区域液相的黏度,导致气体溢出困难,在凝固后局部形成气孔。通过提高钢液凝固速度,降低钢液在固液两相区的停留时间,将有效缓解钢锭中斑点偏析的形成。     

钢水流动对凝固组织影响的模型

在大方坯、小方坯铸造中，为了防止中心偏析和中心疏松，在结晶器内和凝固末端，采用电磁搅拌使凝固组织等轴晶化，在凝固末期采用轻压下技术来防止凝固收缩时的钢水流动。但是对偏析晶粒影响很大的等轴晶率和等轴晶粒大小，因钢种、铸坯尺寸、铸造速度、钢水过热度及流动条件等会发生怎样的变化，目前还未建立定量的推定方法。     

轻压下对管线钢连铸坯中心偏析影响的研究

介绍了不同的动态轻压下位置对铸坯内部质量的影响.通过对试验铸坯横断面的低倍枝晶检验和沿铸坯厚度方向上的化学成分分析,发现动态轻压下对连铸板坯中心偏析的改善效果十分明显.枝晶检验结果表明, 5块X70管线钢试验铸坯中心偏析等级均在B0.5以下,中间裂纹和三角区裂纹等级也都小于0.5.虽然5块铸坯的轻压下位置有所不同,但铸坯内部质量均为良好,达到内控标准.同时根据化学成分分析结果计算元素沿厚度方向上的偏析比发现:浇铸管线钢板坯较佳的动态轻压下位置应为fs=0.5~0.8.     

钢水流动对连铸坯初期凝固的影响

为了定量把握结晶器中的钢不流动、钢水过热度及结晶器传热阻力对初期凝固坯壳的凝固不均一的影响，利用水冷铜板的浸渍实验，测定了各种铸造条件下的凝固坯壳厚度、凝固不均一度及对枝晶偏角；利用水力模型实验，并对实机铸坯的凝固组织分析，ＥＰＭＡ对负偏析带的线分析，得出了在结晶器中凝固坯壳上负偏析带的产生原因。其主要结果是：①随着钢水８流动速度及过热度的增加，凝固坯壳度减少，凝固坯壳不均一度增大；②缓冷结晶器可     

轻压下条件下管线钢铸坯凝固组织与中心偏析的关系

 为研究在动态轻压下条件下等轴晶和柱状晶组织与管线钢板坯中心偏析的关系,试验通过改变中包钢水过热度来获得铸坯中心不同凝固组织,并分析不同凝固组织内的中心偏析情况。试验铸坯分别采用热酸腐蚀、化学分析的方法,定性、定量分析过热度在11~32℃之间,铸坯厚度方向上元素含量分布和不同凝固组织中的偏析形貌。结果显示：过热度在14℃以下的坯样中心为等轴晶组织,过热度在20℃以上的坯样中心完全为柱状晶组织;在现有轻压下条件下,中心为等轴晶和过热度为32℃时中心柱状晶组织的坯样中心偏析度均较低,但因铸坯中心整个等轴晶区内会分布着偏析点,因而较之中心柱状晶组织,中心为等轴晶组织中点状偏析分布范围较宽;当中心为柱状晶组织时,适当提高过热度、优化压下量,可降低中心偏析度,提高中心偏析评级。     

Modeling and control of dynamic soft reduction in continuous slab casting

The centerline segregation in continuous casting steel is known to be formed by the interdendritic enriched liquid flow at the solidification end in strand.At present,several methods,such as thermal soft reduction, electromagnetic stirring and dynamic soft reduction,are available to reduce the center segregation and to improve the internal quality.Although some methods could alleviate center segregation to some extent,they can also give rise to new problems.For instance,thermal soft reduction can lead to surface cracking during casting of some steels and electromagnetic stirring can result in white band.Dynamic soft reduction is an effective technology for the improvement of strand quality in continuous slab casting.In this paper,the key parameters of dynamic soft reduction technology,such as soft reduction region,the total reduction amount,for low carbon steel have been studied based on experimental and theoretical analysis.The soft reduction region was related to the segregation of chemical composition,slab bulging of narrow side and avoiding internal crack of slab.The total reduction amount was composed of natural thermal shrinkage and actual reduction amount depending on critical strain.For low carbon steel with slab dimension of(950 - 1 950) mm×170 mm,the solid fraction range in soft reduction region was recommended from 0.4 to 0.8,the total reduction amount was 2.0 -2.8 mm,and the optimized reduction rate was 0.4 - 1.2 mm/min,respectively.Furthermore,a dynamic soft reduction system in continuous slab casting, Visual Cast-Dynamic,has been developed by multithreading method.It demonstrated that the dynamic soft reduction model in this study was correct with the ability of online control.     

连铸板坯凝固末端大压下改善铸坯内部质量

探讨了单对辊凝固末端大压下对连铸板坯内部质量的影响。研究中,分析检测了不同拉速条件下Q345D连铸坯低倍组织特征,并对铸坯中心疏松进行了定量测量。结果表明,采用大压下能够有效改善连铸坯的内部质量。拉速为0.70 m/min时,大压下15 mm相比轻压下时铸坯在宽度1/2位置、1/4位置处的中心疏松体积均明显降低。轻压下时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为1.73×10-7、2.68×10-7 cm3/g;大压下15 mm时铸坯宽度1/2、1/4位置处的中心疏松体积分别为5.33×10-8、-1.84×10-8cm3/g。轻压下、大压下15 mm时连铸坯中心碳偏析均较轻,但后者相对稍重,最大值分别为1.176、1.282;轻压下与大压下条件下,铸坯宽度1/4位置中心碳偏析均高于宽度1/2位置。特别地,大压下15 mm时,铸坯宽度1/2位置、1/4位置处,连铸坯中心靠外弧侧出现负偏析,最大负偏析值为0.916。     

邯钢中碳微合金钢板坯轻压下位置优化

板坯连铸轻压下实施过程中,合理的压下参数是影响铸坯内部质量的决定性因素。根据邯钢中碳微合金钢板坯连铸生产条件,建立凝固传热模型,结合板坯射钉试验研究,预测其凝固进程和压下位置。在此基础上,开展轻压下工业试验,分析了压下位置对铸坯中心偏析的影响。结果表明,在拉速为0.85 m/min、过热度为20～30 ℃、二冷比水量为0.59 L/kg的条件下,邯钢中碳微合金钢板坯连铸压下区间中心固相率为0.2～0.7,对应位置为16.42～21.62 m,位于7～9号扇形段内。与采用6～8号扇形段压下相比,优化方案明显改善了板坯中心偏析和疏松,东西两侧不均匀偏析和横截面V型偏析显著减弱。     

管线钢连铸板坯的半宏观偏析和凝固组织

研究了不同凝固组织下管线钢的中心偏析情况.低倍组织腐蚀结果表明,连铸板坯的中心偏析由相对独立的、大小不一的半宏观偏析点组成,且不同凝固组织的半宏观偏析特征有所差别.化学成分分析表明,中心等轴晶时板坯中心为负偏析,且贯穿于整个等轴晶区中,而中心为柱状晶时则表现为正偏析.通过对比化学成分和半宏观偏析面积比发现,板坯的半宏观偏析面积比随C和Mn最大偏析度的增加而增加,由于化学成分分析只能反应局部位置的偏析情况,因此半宏观偏析面积比的方法对生产实践更具有指导意义.对不同过热度下不同凝固组织的半宏观偏析面积比的统计结果显示,在合理使用轻压下技术的前提下,中心为柱状晶更有利于减轻半宏观偏析面积比,进而改善管线钢连铸板坯的中心偏析.     

Q345B厚板坯连铸轻压下工艺的优化

针对生产中出现的厚规格Q345B板材厚度中心分层缺陷进行了调查分析,结果表明：板材中心分层是由于连铸坯中较为严重的中心疏松在后期轧制过程中未能轧合所致。进一步对Q345B连铸坯轻压下工艺调查发现,实际凝固终点位置比模型计算值靠后,且凝固末端扇形段压下率低,不足以补偿其凝固收缩,从而形成较为严重的中心疏松缺陷。在调查分析基础上,通过将该规格连铸坯轻压下区间后延并加大轻压下量,增加了凝固末端压下率,降低了连铸坯中心疏松和中心偏析程度,从而彻底解决了板材中心分层问题。     

凝固传热模型在静态轻压下技术中的应用

在实测铸坯表面温度的基础上,通过对各冷却段界面换热系数进行修正,建立了适合实际工况条件的凝固传热数学模型,并将模型计算结果应用于静态轻压下试验中,取得了良好的效果。研究结果表明:实施轻压下最佳的工艺条件为:过热度10～30℃、二冷比水量0.28 L/kg、拉速0.85 m/min,压下量8 mm;采用轻压下技术后,铸坯的中心疏松级别由原来的2.0～2.5级降低为1.0～1.5级;V型偏析和中心缩孔有所改善;铸坯的中心平均碳偏析指数由1.17～1.26降低为1.07～1.13。     

Using a Two-Phase Columnar Solidification Model to Study the Principle of Mechanical Soft Reduction in Slab Casting

A two-phase columnar solidification model is used to study the principle of mechanical soft reduction (MSR) for the reduction of centerline segregation in slab casting. The two phases treated in the model are the bulk/interdendritic melt and the columnar dendrite trunk. The morphology of the columnar dendrite trunk is simplified as stepwise growing cylinders, with growth kinetics governed by the solute diffusion in the interdendritic melt around the growing cylindrical columnar trunk. The solidifying strand shell moves with a predefined velocity and the shell deforms as a result of bulging and MSR. The motion and deformation of the columnar trunks in response to bulging and MSR is modeled following the work of Miyazawa and Schwerdtfeger from the 1980s. Melt flow, driven by feeding of solidification shrinkage and by deformation of the strand shell and columnar trunks, as well as the induced macrosegregation are solved in the Eulerian frame of reference. A benchmark slab casting (9-m long, 0.215-m thick) of plain carbon steel is simulated. The MSR parameters influencing the centerline segregation are studied to gain a better understanding of the MSR process. Two mechanisms in MSR modify the centerline segregation in a slab casting: one establishes a favorable interdendritic flow field, whereas the other creates a non-divergence-free deformation of the solid dendritic skeleton in the mushy region. The MSR efficiency depends not only on the reduction amount in the slab thickness direction but also strongly on the deformation behavior in the longitudinal (casting) direction. With enhanced computation power the current model can be applied for a parameter study on the MSR efficiency of realistic continuous casting processes.     

重轨钢连铸坯中心偏析的分析和工艺改进

研究的重轨钢(/% ：0, 68 - 0. 73C,0. 20~0. 30Si,l. 05 ~ 1.15Mn, ≤0. 015P, ≤O. 012S, ≤O. 003 5 Al,≤ O. 000 15[H], ≤0.006 0[N], ≤O, 002 0[0])的冶金流程为铁水脱硫预处理-120 t 转炉-LF-RH-280 nun x 380 mm 坯连铸。分析证实铸坯偏析是钢轨低倍检验和超声波探伤不合格的主要原因。试验研究了钢水过热度、拉速、结 晶器电磁搅拌、二冷水量和凝固末端动态轻压下对铸坯中心碳偏析的影响。通过采用优化的工艺措施:钢水过热 度15~30 拉速0.60 - 0. 75 m/min和恒拉速,结晶器电磁搅拌强度400 A,二冷比水量0.25 L/kg,轻压下6~7mm等,铸坯一般疏松≤1. 0级,中心疏松≤0. 5级,点状偏析≤0. 5级,等轴晶率≥37%,中心碳偏析指数0.94 ~ 1.06钢轨超声波探伤合格率提高至99. 3%以上。     

Modeling of inverse segregation and porosity formation in directionally solidified aluminum alloys

A model has been developed which simulates inverse segregation and microporosity formation in directionally solidified alloys. Based upon a finite difference scheme, the model takes into account volume changes associated with density variations during solidification. The continuity equations for the mass, the solute, and the energy together with the Darcy equation describing the flow in the mushy zone are solved in a mixed Lagrangian-Eulerian representation. All nodal points within the liquid phase move with the fluid velocity, whereas nodes are fixed in space as soon as they are reached by dendrite tips. When the dendrite tips arrive at the end of the ingot, the remaining interdendritic liquid partially compensates for the solidification shrinkage occurring deeper within the volume. Since the size of the ingot remains fixed from that point on (absence of a purely liquid region), air (macroporosity) is introduced at the mesh points to satisfy the mass balance, starting from the top of the mushy zone. The formation of microporosity is also accounted for in the model through a calculation of local hydrogen segregation. Using this model, it is shown that inverse segregation decreases with increasing hydrogen content (or volume fraction of microporosity). The results of the simulation are compared with experimental results obtained on an Al-Cu alloy solidified under well-controlled directional conditions.     

梅钢精冲钢连铸板坯中心偏析控制技术与应用

连铸板坯的中心偏析是造成精冲钢带状组织的重要原因。动态轻压下技术是改善连铸板坯中心偏析的有效手段。本文通过射钉试验,准确测定了230 mm连铸板坯凝固末端的位置,为制定合理的轻压下工艺参数提供了重要参考。在轻压下工艺改进前(9、10段,总压下量7.5 mm),典型精冲钢的板坯中心偏析级别在曼标M2.4以上;通过改进轻压下位置和压下量参数后(8、9段,总压下量10 mm),连铸板坯的中心偏析得到明显改善,板坯低倍偏析曼标控制在M2.0以内,精冲钢用户的带状组织也得到有效控制。