微合金钢薄板坯连铸边角裂纹控制

微合金钢薄板坯连铸过程高发边角部裂纹,致使热轧卷板边部产生翘皮、烂边等质量缺陷,是钢铁行业的共性技术难题。本文立足于某钢厂QStE380TM低碳含铌钛微合金钢薄板坯连铸生产,检测分析了铸坯角部组织金相结构与碳氮化物析出特点、不同冷却与变形速率条件下钢的断面收缩率,并数值仿真研究了不同结构结晶器和二冷区铸坯温度与应力的演变规律。结果表明:微合金钢薄板坯连铸过程存在明显的第三脆性区,且变形速率越大,第三脆性区越显著。传统薄板坯连铸工艺条件下,结晶器的中上部及其出口至液芯压下段的二冷高温区,铸坯角部冷速较低,致使其组织晶界含铌钛微合金碳氮化物呈链状析出。铸坯在液芯压下过程,低塑性角部因受较大变形与应力作用而引发裂纹缺陷。实施沿高度方向有效补偿坯壳凝固收缩的窄面高斯凹型曲面结晶器及其足辊区超强冷工艺,可分别提升铸坯角部冷速至10和20 ℃·s?1以上,从而促使铸坯角部组织碳氮化物弥散析出,并促进铸坯窄面在液芯压下过程金属宽展流动而降低角部压下应力,大幅降低了微合金钢薄板坯边角部裂纹发生率。      

薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制

 针对薄板坯连铸中碳钢边角部出现的角横裂纹缺陷,通过典型中碳钢（50CrV4）缺陷试样的金相分析、热塑性分析和铸坯二冷模拟仿真计算等方法,确定了原工艺条件下典型中碳钢铸坯边角部在铸机弯曲和矫直处的温度为850 ℃、处于第Ⅲ脆性区（650～945 ℃）是造成铸坯边角部裂纹的主要原因。结合武钢CSP铸机工艺特点,提出了连铸高拉速4.0～4.2 m/min,二冷前段强冷、后段和边部弱冷以及提高铸机设备精度等控制措施。各项措施实施后,中高碳钢铸坯边角部温度显著提升,热轧板表面横裂纹基本消失,各项性能满足客户要求。     

低合金钢铸坯中NbC析出行为的二次冷却调控

针对含铌低合金钢中大颗粒NbC晶界析出及先共析铁素体膜诱导连铸坯裂纹的问题,利用Matlab建立凝固传热模型和优化二冷各段目标设定温度,反算改进连铸二次冷却水量,有效提高了NbC析出温度区间内的铸坯边部冷却速率及矫直前铸坯温度,增强了铸坯窄边在矫直区前的热塑性。研究表明：Q345钢中NbC在A_e3上温度区间(1 108～905℃)基本完全析出,在原有连铸二次冷却制度下,NbC析出区间的铸坯冷却速率低(4.33℃/s),难以避免大颗粒NbC在奥氏体晶界析出,而且连铸坯矫直前窄边温度低于相变A_e3温度,导致奥氏体晶界先共析铁素体膜的形成,二者共同诱导铸坯窄边裂纹的形成;通过二次冷却3～7段的目标温度及边部水量的调整计算,实现了铸坯窄边冷却速率达到5.92℃/s,有助于NbC细小弥散析出,同时铸坯窄边矫直前温度高于A_e3温度,避免了先共析铁素体膜的形成,可显著提高含铌低合金钢的热塑性,对控制CSP工艺下含铌低合金钢边部缺陷提供了理论参考。     

S355NL钢矩形铸坯角部横裂纹的分析与控制

针对S355NL钢连铸过程中铸坯角部产生的严重横裂纹缺陷,通过光学显微镜、扫描电镜等对铸坯角部横裂纹形貌特征、微观组织及析出进行分析,结果表明:微合金元素的碳氮化物、夹杂物在低温下沿奥氏体晶界析出,脆化了晶界,降低了强度,在受到应力作用时,造成应力集中,是角部横裂纹产生的主要原因。采取提高铸坯表面温度及其均匀性、降低钢中氮含量、减少夹杂物含量等措施,解决了铸坯角部横裂纹缺陷问题。     

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。      

含铌微合金钢连铸坯角部裂纹控制二冷新工艺

基于唐钢中厚板厂含铌钢板坯连铸生产实际,采用数值模拟方法研究了Q345B- Nb含铌钢板坯连铸过程实施铸坯角部二冷高温区角部组织多相变晶粒细化控冷工艺的可行性。结果表明,通过在结晶器窄面足辊下方增加6组针对铸坯角部强喷淋冷却的喷嘴结构,可使铸坯角部温度下降至约600 ℃,而后减少立弯段中下部3区与4区冷却水量,可使铸坯角部温度回升至900 ℃以上,满足铸坯角部多相变温度控制条件。在此基础上,将新控冷工艺应用于现场实际,实施铸坯二冷高温区多相变控冷新工艺后,铸坯角部距表面0~20 mm范围内的组织均可由传统工艺下“奥氏体＋先共析铁素体膜”结构转变成“铁素体＋珠光体”结构,且晶粒细化至不大于20 μm,铸坯抗裂纹能力大幅提高,含铌钢连铸坯角部裂纹率由原工艺的5.89%稳定控制在小于0.1%水平。     

355 MPa级别低合金钢板边部裂纹的原因与改进措施

针对355 MPa级别低合金钢板边部出现微裂纹问题,采用金相组织分析及扫描电镜检验等技术手段,对其裂纹成因进行研究分析。结果表明,钢基体组织为珠光体+铁素体,晶粒度约9.5级,成分、组织均符合标准要求;裂纹深度30～70μm,裂纹周边晶粒明显长大,存在氧化铁皮及Si-Mn氧化物析出。综合分析认为连铸坯的角部存在原始横裂纹,经加热炉二次加热,造成表面脱碳及氧化物析出,是诱发终端钢板产品边角裂纹的主要原因。实际生产中,严控钢水浇筑过热度,合理控制拉坯速率,采用结晶器非正弦有序振动,并对出现问题的连铸坯及时下线缓冷精整,强化铸坯边角处氧化铁皮等杂质及缺陷吹扫清理质量,可有效避免该类问题。     

宽厚板连铸坯角部表面横裂纹成因及改进措施

铸坯边角部表面横裂纹是比较常见的表面缺陷之一,对铸坯的生产和质量影响很大。结合南钢公司一炼钢厂3#板坯连铸机铸坯实际生产和实物质量,分析了铸坯在连铸机内的应力状态,筛选了影响板坯角部横裂纹的设备因素与工艺因素。通过改进设备和优化工艺,有效地控制了连铸坯边角部表面横裂纹的产生,轧制宽厚板边部裂纹缺陷改判率由3.39%逐步稳定至0.50%以下,效果明显。     

SS400铝镇静钢连铸板坯角横裂纹成因及对策

针对SS400铝镇静钢连铸板坯的角横裂纹缺陷问题,研究了铸坯的高温力学性能、铸坯在矫直区内的角部温度,同时对铸坯角横裂纹缺陷试样进行了金相分析并对裂纹表面进行了SEM观察.研究分析认为对于SS400铝镇静钢,在800 ℃左右,奥氏体向铁素体转变引起的晶间脆化以及在更高温度开始析出的AlN对晶界的脆化降低了钢的延塑性,使得铸坯在这一温度附近矫直时导致角部出现沿晶开裂.在对连铸机二冷喷嘴水量分布研究的基础上,通过更改二冷喷嘴的位置和排布方式,减弱了对铸坯角部的冷却,从而有效地避免了角横裂纹缺陷的发生.     

Q235连铸板坯角部裂纹形成机理及控制

为了解决Q235连铸坯角部裂纹缺陷,采用缺陷微观形貌分析和工艺参数影响规律统计分析相结合的方法研究了缺陷形成原因。结果表明：铸坯矫直前AlN大量析出是其产生角部裂纹的主要原因。基于AlN析出热力学分析,随着钢中铝和氮含量降低,AlN开始析出的温度下降,矫直温度范围内AlN析出量显著减少。考虑实际生产,确定了降铝措施作为改善铸坯角部裂纹缺陷的控制措施,现场应用后,Q235连铸板坯角部裂纹指数由3.59下降到0.19,钢中铝的质量分数平均下降126.64×10^-4%,合金使用成本降低。     

FTSC中碳硼微合金钢热轧板卷边部裂纹分析

唐钢FTSC薄板连铸机生产中碳硼微合金钢热轧板卷存在边部裂纹缺陷。通过对SS400B钢进行高温热塑性研究,发现弯曲矫直温度为750℃时热塑性最差;由于铸坯边角部冷却速度快,温度低,塑性较差,边角部振痕处存在可见裂纹;在对存在边部裂纹的铸坯取样分析时发现晶界间有非金属元素析出,同时晶界间存在裂纹。轧制时形成边部裂纹缺陷。     

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。     

Q345A连铸板坯角部裂纹形成机理研究

通过对Q345A钢高温力学性能的测试以及对铸坯裂纹处AlN、TiN析出物的鉴别，分析了连铸板坯角部裂纹形成过程．提出了消除裂纹的工艺措施。     

高强度微合金钢连铸板坯表面缺陷的优化研究

在微合金钢连铸过程中,铸坯表面缺陷,尤其是边部裂纹、角部横裂纹和纵裂纹的发生率明显高于普通钢铸坯。针对高强度微合金钢铸坯表面缺陷产生的原因进行分析,研究各种缺陷形成的内因和外因,探索边部裂纹、角部横裂纹和纵裂纹的控制技术,形成卓有成效的解决方案,同时对高强度微合金钢连铸生产工艺加以优化。对设备进行检测和调整,形成高强度微合金钢表面缺陷的综合控制技术,使铸坯表面边角部裂纹缺陷得到有效控制。     

微合金化钢连铸坯高温延塑性研究

根据高温延塑性的测试和连铸坯表面温度的测定。含铌、钒、钛钢在700～900℃的第Ⅲ脆性温度区断面收缩率RA值较低,约在36％左右。若RA值大于40％时,高温延塑性温度为950℃,即使采用弱冷、铸坯边角部温度也不能够达到。通过测定,对制定工艺措施,改善矫直区的热塑性,减少连铸坯边角部裂纹都能有很大的帮助。     

喷淋水量分布对C38N2钢大方坯冷却效果的影响

合理的连铸二冷工艺制度是提高非调质钢连铸坯质量的关键。以某钢厂320 mm×480 mm C38N2非调质钢为研究对象,建立了基于大方坯横向水量分布的凝固传热模型,分析二冷区各段喷淋水量分布对铸坯表面温度分布的影响。研究表明,在现行工艺喷淋条件下,二冷一段和二段铸坯边角部喷淋水量较大,铸坯在二冷一段出口内弧和侧弧的表面横向温差分别达到了340 ℃和327 ℃,三段和四段铸坯表面中心喷淋水量较大,铸坯在空冷区内弧和侧弧的表面回温分别为109 ℃/m和125 ℃/m,容易引发角部裂纹和内部裂纹。在此基础上,提出“在二冷一段和二段降低喷淋高度+三段和四段升高喷淋高度”的喷嘴布置方式。水量分布优化后,二冷各段出口表面横向温差基本控制在200 ℃以内,铸坯在空冷区内弧和侧弧表面回温分别降低至95 ℃/m和107 ℃/m,角部回温由94 ℃/m降低至40 ℃/m,降低了裂纹缺陷发生率。研究结果可为该类非调质钢连铸生产提供借鉴。     

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。     

包晶钢连铸坯角部裂纹缺陷产生原因分析与预防

针对中碳包晶钢凝固过程中铸坯角部裂纹缺陷问题,采用低倍酸洗、金相显微镜和扫描电镜能谱分析仪等手段,结合生产工艺,对裂纹缺陷产生原因进行详细分析。结果表明:裂纹主要产生于铸坯角部振痕波谷应力比较集中位置,主要以晶间裂纹为主。通过采取优化钢水化学成分和连铸二次冷却工艺,严格控制辊缝精度和提高矫直段前铸坯边角部温度等措施,可以有效预防铸坯角部裂纹缺陷产生,经统计,裂纹缺陷率由原来的1.27%降低到了0.24%。     

基于双相变控冷技术的微合金钢板坯表面裂纹控制技术研发及应用

铸坯表面裂纹发生的原因之一是铸坯表层组织晶粒粗大和晶界析出导致的高温塑性较低。为了提高铸坯塑性，利用高温共聚焦技术研究和开发铸坯表层组织双相变控冷技术，研究钢种在双相变控冷工艺下的晶粒尺寸变化和晶界析出状态，并通过模拟计算获得铸坯表层双相变控冷工艺的关键技术参数。针对铸坯角部裂纹，通过冷却设备改造满足铸坯角部双相变控冷技术需求。在现场以包晶钢为对象钢种进行铸坯表层组织双相变控冷工艺的工业试验。通过分析铸坯相组织发现双相变控冷技术消除了铸坯表层晶界铁素体膜，并细化了表层晶粒尺寸。铸坯角部清理检查结果也证实了该技术对包晶钢角部裂纹的改善作用。     

低碳硼钢表面缺陷的形成原因与改进措施

研究了低碳硼钢连铸坯表面和角部凹坑和裂纹的形成原因。对样品进行了金相组织观察、扫描电子显微镜(能谱分析)、Gleeble-3800热模拟试验、THERMO-CALC软件计算和X射线衍射分析,结果表明,连铸坯表面凹坑缺陷与结晶器保护渣性能有关,表面和角部裂纹是由于二冷矫直区铸坯温度位于该钢种的脆性温度区间以及钢水中BN的析出所致。通过降低钢水含氮量、适当提高热矫温度和调整结晶器保护渣性能等工艺措施,明显减少了低碳硼钢表面缺陷。