连铸新技术在首钢400mm特厚板坯生产中的应用

首钢首秦公司3#连铸机是世界上首台能够生产400mm特厚板坯的直弧形连铸机,该铸机配备了结晶器专家系统、结晶器液压振动装置、二冷配水3D自动调节、3D喷淋、动态轻压下等多项先进技术,生产实践表明,3D喷淋、动态轻压下可以有效减轻400mm特厚板坯的角横裂纹、中心偏析,该铸机具备生产高品质特厚板坯的能力。     

厚板坯角部凹陷裂纹的控制措施

角部凹陷裂纹是厚板坯连铸生产中常见的质量缺陷,随着板坯厚度的增加,角部凹陷裂纹发生率不断提高,已成为制约厚板坯质量提升和品种开发的重要因素。针对260 mm×2 800 mm、320 mm×2 800 mm断面板坯,研究了角部凹陷裂纹出现的位置、形貌及组织,分析了铸坯角部在结晶器内的凝固收缩行为的影响因素,获得了厚板坯角部凹陷裂纹控制方法。通过研发曲面窄面铜板结晶器,适应坯壳在结晶器中的收缩;增加窄边足辊对数延长二冷区冷却时间;提高保护渣黏度以增加结晶温度和传热性能;调整结晶器振动参数等控制措施,有效解决了厚板坯角部凹陷裂纹的难题,260 mm×2 800 mm与320 mm×2 800 mm角部凹陷裂纹的发生率分别降低至0.41%和0.86%,为板坯热装热送创造了有利条件。     

特厚板坯窄面侧裂缺陷形成原因及控制

窄面侧裂是特厚板坯常发的表面缺陷之一。通过试验研究和生产数据分析,发现特厚板坯窄面侧裂缺陷的形成原因为:包晶反应使得结晶器内的初生坯壳不均匀生长、结晶器保护渣的物理属性和水口浸入深度的变化方式对结晶器热流的影响,是侧裂在结晶器内起源的主要原因;在较大的足辊冷却强度和足辊挤压力下,起源于结晶器的微裂纹在足辊区被扩展,形成了窄面侧裂缺陷。通过优化保护渣属性、结晶器窄面锥度和水口浸入深度变化方式等措施,使得铸坯窄面侧裂发生率由10.2%降低至2.8%。     

采用400 mm特厚连铸板坯生产高韧性厚规格管线钢技术研究

采用400 mm特厚连铸板坯生产厚规格管线用钢具有压缩比大的优点,能够有效细化晶粒尺寸,改善钢板韧性。为保证厚规格管线用钢板的低温韧性,以及充分发挥400 mm特厚连铸板坯的优势,论述了保证其芯部质量及加热温度均匀性的必要性和措施,同时重点研究了再结晶区轧制温度、变形量及奥氏体晶粒尺寸的变化规律,在生产实践中应用效果良好。     

过热度与拉速对连铸特厚板微观组织的影响

连铸过程衡量温度场是否合理的两个重要参数为出结晶器时的坯壳厚度与整体液穴长度。本文基于有限元方法,采用移动边界法对2400 mm×400 mm特厚板坯的温度场进行模拟,探讨拉速与过热度对坯壳厚度、液穴深度及宏观组织的影响,并通过其模拟结果综合考虑选择合理地拉速与过热度参数。仿真结果表明:过热度为20℃、拉速为0.54 m/min的条件时,连铸坯内部质量及生产效率达到较好的状态,为今后连铸钢特厚大型板坯的生产提供理论基础。     

特厚板坯连铸机零号段设备设计研究

特厚特宽板浇筑时金属收得率低且内部组织缺陷严重,本文阐述了立式连铸生产特厚断面铸坯的重要性和必要性,介绍了零号段的设备结构及关键技术。在零号段窄边分别设置窄边辊子用以支撑铸坯窄边,在辊套上间隔布置有环形槽,防止积水造成铸坯表面的冷却不均匀性造成的裂纹。在零号段合理设置窄边喷淋冷却配管,保证铸坯窄面的凝固收缩。在浇铸700 mm厚度的铸坯时,窄边设置两个喷嘴;在浇铸700 mm以下铸坯时,窄边设置一个喷嘴,居中布置。仿真结果表明,铸坯凝固早期坯壳生长均匀,四边坯壳厚度基本相同,有效地防止了鼓肚及角裂的发生,保证了铸坯的内部质量。本文可为钢铁企业新建特厚板坯连铸机、零号段改造工程提供技术支撑和指导。     

板坯连铸结晶器的热弹塑性力学分析

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热-弹塑性力学模型,模拟了生产过程中铜板结晶器的变形和热应力分布,考察了铜板厚度、水槽深度、镍层对板坯连铸结晶器铜板变形和热应力的影响规律．结果表明,宽面和窄面中心的最大变形量分别为0．245和1.01mm,减少铜板厚度、增大水槽深度有利于降低铜板热面最大变形量与热应力值,而镍层厚度对铜板变形和热应力分布的影响不显著．     

连铸板坯宽面边部纵向凹陷的预防

国内钢厂连铸板坯生产过程中,铸坯宽面边部纵向凹陷频发,严重时影响了连铸坯的表面质量,并造成轧材缺陷。主要分析了连铸板坯宽面边部纵向凹陷的形成原因,讨论了影响边部纵向凹陷产生的因素。结合生产现场试验,通过优化结晶器流场、优化结晶器锥度以及加强结晶器足辊段窄面的冷却强度等一系列有效的措施,使连铸板坯宽面边部纵向凹陷得到了有效的预防,连铸坯表面质量显著改善。     

微合金化钢连铸坯边角部无缺陷生产技术开发

以邯宝炼钢厂板坯连铸机为依托,以实际生产的典型铌、钒、钛微合金化钢为研究对象,系统研究了板坯表面裂纹缺陷形成机理,确定了倒角结晶器窄边铜板的最佳角度和最佳倒角长度;设计并开发了具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板,适用于带倒角连铸坯的新型支撑足辊系统;结晶器窄侧锥度的设计及应用管理,有效支撑了带倒角连铸坯的窄边,解决了角纵裂及角纵裂漏钢的难题,提高了结晶器窄边铜板的使用寿命,同时为连铸的高拉速提供了保证。项目突破了倒角结晶器技术工业化应用的技术瓶颈,从根本上解决了微合金化钢连铸板坯角部横裂纹问题,成功实现了大规模工业化稳定生产。     

板坯连铸结晶器修复及使用监管技术探讨

重庆钢铁股份有限公司炼钢厂的3台大型板坯连铸机，均采用直弧型连铸机，生产裂纹敏感性极强的包晶钢和坯壳易鼓肚的低碳低硅钢，2009年底投产一段时间后，相继出现过结晶器角缝夹钢、窄面鼓肚等问题，经过2009年来进行的一系列改进工作，2013年结晶器基本保持了功能精度稳定，此后一度生产规模逐渐下降，结晶器功能作用未见异常，2017年生产规模再次上升后，结晶器组装质量出现不满足大生产要求的问题，重新审视结晶器修复及监管技术成为必须。     

三维蠕变有限元鼓肚计算系统开发与应用

在铸机辊列计算中,鼓肚量是一个重要的设计参数,铸坯产生鼓肚后会增加拉坯阻力,严重时无法通过扇形段,使生产被迫中断,也容易损坏设备。鼓肚的铸坯,中心偏析加重,容易形成中心一字形的裂纹等铸坯质量问题。准确的计算鼓肚对铸机设计有重要的指导作用。在工程实际中,板坯有鼓肚计算的经验公式,但是在计算大方坯鼓肚时误差较大。为解决大方坯鼓肚量计算问题,采用粘弹性蠕变模型,考虑了蠕变在时间上的影响,利用三维有限元方法,开发了相应的鼓肚计算系统。在营销、工程设计中,给出鼓肚量计算结果,指导密排辊列夹持长度设计,取得了良好的应用效果。     

不锈钢板坯连铸结晶器窄面铜板涂层新技术

不锈钢铸坯的凝固特性与碳钢截然不同,其对结晶器窄面铜板的侵蚀与磨损非常严重.本文通过对不锈钢连铸现场结晶器铜板的使用效果跟踪检测与记录,分析其破坏机理,并对多种技术窄面涂层进行对比,提出将高效能半导体激光器与火焰喷涂相结合的新型喷涂技术,提高了窄面铜板涂层寿命.     

薄板坯连铸机控制功能的探讨

对薄板坯连铸连轧实现的条件及控制功能分析后认为薄板坯连铸连轧是一个系统工程。与厚板连铸相比,具有更先进的生产工艺和设备、更简单的生产环节、更完善的自动控制功能。     

特厚板坯干式浇铸的工艺技术

为了解决某炼钢厂生产的特厚板坯表面横裂纹发生率高的缺陷问题,通过ABAQUS计算软件对该炼钢厂的铸机干式浇注工艺进行了工艺技术研究。建立了干式辊干式浇铸的有限元模型并进行了辊系的温度场计算分析,计算结果表明该辊系能满足干式浇铸工艺的要求。现场采用该计算方案制定了符合该铸机特性的半干法浇铸工艺,并进行了生产试验,试验结果表明采用半干法浇铸后的铸坯质量得到了明显改善。     

薄板坯的跑偏机制分析及控制实践

通钢FTSC（flexible thin slab casting）薄板坯连铸机自2005年投产以来,发生多次连铸坯运行到加热炉内时跑偏问题。2016年11月连续3个浇次发生连铸坯跑偏撞到加热炉炉墙无法出炉,生产被迫中断,从加热炉共剔出连铸坯1 000多t,严重影响了通钢薄板坯连铸连轧产线的生产。针对通钢现有的条件和跑偏产生的机制,通过对结晶器两个窄面热流偏差、二冷水喷水状态、夹持辊状态、扇形段状态等进行优化调整,最终解决了连铸坯的跑偏问题。     

宽厚板坯外弧角横裂控制实践

为了实现大单重钢板采取连铸坯生产,南阳汉冶特钢有限公司2011年5月份投建了国内最大断面的宽厚板坯连铸机(厚420mm×宽2700mm),由于投产后以稳产为主,未及时进行相关工艺参数调试,导致起初在生产300 、350mm厚度的普碳系列钢、低合金（包括含微合金化元素的低合金）系列钢连铸坯时外弧角横裂纹严重。后通过一系列措施调整后,有效解决了特厚板坯外弧角横裂纹,满足了大生产需要。     

板坯窄面渗钢研究与实践

为保证210转炉厂连铸机稳定运行,对210转炉厂两台双流板坯连铸机窄面渗钢缺陷形成机理进行了研究。通过对不同渗钢类型的板坯窄面宏观形貌分析和形成全过程的现场跟踪观察,判断并分析了4类窄面渗钢,5种形貌产生的原因。根据这些渗钢类型产生的原因,提出了相应的工艺改进措施,如结晶器内采用“高位换包”(SEN插入钢液面以下开浇)或“低位换包”(SEN高于钢液面开浇)时采用硅胶或铁泥密封结晶器角部“弯月面”,优化结晶器锥度,严格控制结晶器振动偏差,避免板坯窄面渗钢缺陷的产生。通过工艺改进,210转炉厂板坯窄面渗钢问题得明显到改善,渗钢发生率从20.8%降低到1.0%以下。