高碳钢薄板坯连铸工艺研究

通过对高碳钢的钢种特性分析及高温力学性能的测定,结合唐钢FTSC薄板坯生产线的设备工艺特点,对高碳钢浇铸温度、结晶器保护渣性能,尤其是二冷强度进行了优化,消除了铸坯表面夹渣、重皮及中间裂纹等缺陷,显著降低了铸坯缺陷发生率,提高了产品质量.     

薄板坯连铸机结晶器的主要特点及其技术进步

介绍了薄板坯和中薄板坯连铸机结晶器的形状和主要特点,对比分析了不同类型结晶器内钢液的表面积、钢液流动、结晶器传热、薄板坯厚度、拉坯速度等对连铸过程和铸坯性能的影响,讨论了鞍钢ASP采用的先进技术,指出近年来新建和改造的薄板坯连铸机结晶器厚度呈现增加的趋势,从而解决了设备运行的一些问题,改善了铸坯的品种质量.     

保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

理想薄板坯连铸结晶器内腔宽面部分曲面的获得

薄板坯连铸机结晶器内腔宽面通常由若干简单几何曲面拼接而成,使铸坯坯壳在结晶器内自上而下移动过程中承受较大的非均匀变形,从而在铸坯坯壳内产生"弯"、"扭"、"剪"应力.理想的薄板坯连铸机结晶器内腔宽面应该具有三个几何特征,即满足薄板坯连铸基本生产工艺几何尺寸和形状要求;曲率连续、曲率变化率最小;考虑铸坯坯壳受到冷却作用而凝固收缩的影响因素.本文详述了邯钢理想薄板坯结晶器内腔宽面部分曲面的获取过程.     

薄板坯连铸及其铸坯表面缺陷的形成机理

薄板坯连铸连轧技术已成为了钢铁冶金技术发展的主要趋势之一,但薄板坯连铸具有拉速高、凝固速度快、铸坯宽厚比大等特点,使得铸坯容易出现表面夹渣、表面裂纹等缺陷,而这些铸坯表面缺陷问题的产生与结晶器流场、温度和热流分布有直接的联系。因此,对薄板坯连铸结晶器内高温动态行为进行系统地概述,并在此基础上分析了铸坯表面缺陷的形成机理。研究表明,薄板坯连铸结晶器内钢液流动更加紊乱、涡流速度更快,这不利于夹杂物的上浮,且容易导致卷渣的发生,增大铸坯表面夹渣缺陷产生的可能。此外,在钢液湍流和涡流的作用下,铸坯内温度分布不均,加上在高拉速下结晶器内热流更大,这使得铸坯表面更易产生裂纹缺陷。     

拉坯速度对无氧铜水平连铸薄板坯温度场的影响

以无氧铜水平连铸薄板坯为研究对象,使用ProCast铸造仿真软件进行了不同拉坯速度下连铸薄板坯的温度场仿真分析,给出了结晶器出口处的铸坯表面温度与拉坯速度的函数关系。结果表明,结晶器出口处的铸坯表面温度随拉坯速度的增加呈线性增大趋势。     

连铸板坯角部横裂纹产生机理与预防

针对某钢厂生产连铸坯普遍存在角部裂纹的生产现状,从钢种成分控制、结晶器操作、二冷控制等方面进行了详细分析,提出了严格控制钢种化学成分、稳定结晶器液面、弱化结晶器冷却、提高铸坯矫直温度和降低二次冷却强度的控制措施。通过调整结晶器和二次冷却强度,提高了铸坯的矫直温度,减少了铸坯角裂的发生率,大大提高了铸坯的合格率,降低了企业生产成本。     

国外信息

意大利达涅利公司为厚度50～90mm、铸速7.5m/min的薄板坯连铸机研制出一种新型结晶器。该结晶器和浸入式水口的容积加大,同时也扩大了弯月面。在结晶器出口处,板坯不是扁平的,而是由结晶器下方的异形辊轧成扁坯。这种结晶器的优点是,当浇注包晶钢种时,可防止板坯表面产生裂纹和凹     

减少薄板坯连铸坯纵裂纹的实践研究

针对唐钢薄板连铸坯表面纵裂问题,深入分析了薄板坯漏斗结晶器条件下,铸坯表面纵裂形成的机理。结合中低碳钢的实际生产,对结晶器、结晶器保护渣以及浸入式水口等工艺条件进行优化和改进,以期为铸坯纵裂的控制提供了生产指导依据。     

薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数值模拟

为研究薄板坯连铸高拉速下结晶器内坯壳生长过程,利用ANSYS有限元模拟软件,建立了CSP薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热数学模型,并通过实际测量得到的凝固坯壳厚度验证了模型的合理性。对结构用钢Q235B钢种,1 500 mm×60 mm规格在结晶器内凝固过程进行了模拟,研究了不同拉速、不同结晶器冷却水量对凝固的影响。研究结果表明,随着拉速降低,坯壳厚度增加;随着结晶器水量增大,坯壳厚度增加,模拟结果与实测结果相符合,为实际生产优化工艺参数提供了理论参考。     

薄板坯连铸低碳冷轧用钢保护渣的研究与开发

介绍了唐钢薄板坯连铸低碳冷轧用钢保护渣的研究开发过程.通过漏斗形结晶器与保护渣性能匹配的关系研究、保护渣组成和物性研究、多次生产试验和性能优化,最终开发出满足工艺要求的国产低碳钢保护渣,保证了低碳冷轧用钢的稳定生产.     

高碳工具钢板坯连铸生产工艺优化

以某钢厂板坯连铸机生产高碳钢BJS55C为研究对象，结合钢种高温力学实验，优化了高碳钢BJS55C连铸生产工艺。其中对铸机弯曲段二次冷却强度减弱，调整各区冷却水分配，使板坯通过矫直区避开了脆性温度区间，板坯角部裂纹发生率降低41%；优化动态轻压下压下区间，压下量在原有基础上增加15%，板坯低倍指数由2.6改善到2.0；高碳钢保护渣熔点由1 100 ℃降低到980 ℃，保护渣黏度（Pa·s，1 300 ℃）由0.14降低到0.08，保护渣熔化效果与透气性得到明显改善。解决了板坯连铸生产高碳钢的一些关键难题，实现了高碳钢连铸的批量稳定生产。     

薄板坯连铸机高拉速下铸坯表面质量控制实践

针对薄板坯连铸机高拉速生产过程中存在的板坯表面纵裂纹缺陷、结晶器液位波动和结晶器宽面铜板低寿命等问题,自主开发了高拉速系列化保护渣技术、高拉速浸入式水口技术、高拉速结晶器铜板技术。薄板坯连铸机的拉速达到6.0 m/min,铸坯表面纵裂纹缺陷比率降低了90%,板坯表面质量满足品种开发和产品质量要求。     

高拉速薄板坯连铸结晶器钢渣界面波动分析

为应对提高拉速薄板坯结晶器内钢液不稳定行为,以1 520 mm×90 mm薄板坯结晶器为研究对象,利用液面追踪技术VOF方法建模计算,对薄板坯钢渣界面进行了深入研究,实现了对薄板坯连铸结晶器内流体流动及钢/渣界面行为的模拟计算。并结合实际生产工艺,采用1∶1物理模型和数值模拟相互验证,分析了拉坯速度、浸入深度和保护渣黏度种类对结晶器流场及钢渣界面的影响。结果表明,当结晶器钢液面流速为0.20~0.25 m/s,且界面较平稳时,保护渣黏度高于0.237 Pa·s可以适用;当钢液流速为0.25~0.30 m/s,保护渣黏度为0.382 Pa·s时,现场低碳钢卷渣率小于0.5%,表现出良好的抗卷渣能力。     

薄板坯连铸漏斗结晶器的工艺特性分析

通过不同结晶器漏斗及窄边形状和不同的保护渣的对比试验,在平整工序逐卷检验热轧板卷纵裂缺陷,确定了控制低碳钢表面裂纹缺陷的最佳工艺技术路线。在此基础上,研究了薄板坯纵裂的发生机制和漏斗结晶器的连铸工艺特性,为控制薄板坯纵裂提供依据。     

SS400薄板坯表面纵裂的控制

结合邯钢CSP生产实践,研究了钢水成分、结晶器铜板表面质量、结晶器热流控制等对SS400薄板坯表面纵裂的影响及裂纹形成的机理.研究表明:SS400钢种的碳含量远离包晶区,结晶器宽面热流控制在2.05×106W/m,渣膜结晶率控制在40%,稳定拉速,可有效地减少铸坯表面纵裂.     

热轧中碳钢卷边部裂纹的形成机理与控制

为了研究中碳钢热轧卷边部裂纹缺陷的形成机理,制定相应工艺控制措施,降低中碳钢热轧卷边部裂纹废次率。通过在热轧中碳钢卷缺陷位置取样进行金相观察、扫描电镜分析以及对比轧制试验。结果表明,中碳钢热轧卷边部山峰裂纹的形成原因是连铸坯存在角部横裂纹,轧制后延伸造成;边部发纹的形成是轧制过程连铸坯窄面折叠至宽面造成。根据这一研究结果,通过调整中碳钢成分、提高连铸机精度、优化二冷配水模型、应用倒角结晶器和动态调整结晶器锥度等措施,中碳钢热轧卷裂纹废次率降低到0.10%以下,降幅达到了90.59%,改善效果非常明显。     

低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷的成因及控制

分析唐钢板坯连铸机生产的低碳低硅铝镇静钢铸坯表面凹陷缺陷的产生原因。结果表明,表面凹陷缺陷的产生由结晶器内弯月面处坯壳冷却不均造成,采取了防止结晶器跑锥,提高结晶器锥度,防止弯月面处铜板变形,选择合适性能的保护渣,选择合理的拉速、钢水过热度,合理控制结晶器流场等措施,最终消除了铸坯凹陷缺陷,提高了铸坯表面质量。     

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。     

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。