09CrCuSb钢方坯表面裂纹形成机理及控制实践

09CrCuSb钢以其优异的耐硫酸露点腐蚀性能在省煤器、热交换器等设备的制造中广泛应用，但09CrCuSb钢在连铸过程中极易出现表面裂纹，从而严重影响成材率，成为亟待解决的问题。通过金相显微镜及扫描电子显微镜分析明确了原工艺参数条件下裂纹缺陷产生的原因为铸坯表层晶界上Cu及先共析铁素体的析出。通过将结晶器水量从2 166.67 L/min提高至2 666.67 L/min,结晶器电磁搅拌电流从400 A提高至450 A,二冷比水量从1.10 L/kg提高至1.20 L/kg,拉速从2.5 m/min提高至3.2 m/min,并在进出拉矫机范围内施加保温装置，有效抑制了铸坯表层晶界Cu及先共析铁素体的析出，铸坯表面质量优异，轧制圆钢磁粉探伤合格率从19.19%提高至99.07%。09CrCuSb钢方坯裂纹控制的开发实践为同系列低碳含Cu钢的铸坯裂纹控制提供了新思路。     

09CrCuSb热轧卷边部缺陷的成因分析

为了解决09CrCuSb耐酸钢热轧卷分条切边过程中的边部分层问题,采用金相显微镜与SEM-EDS分析仪研究了3种09CrCuSb热轧卷边部缺陷,即边部分层、边部的端面凸起和平行于轧制方向的端面纵裂纹。结果表明,本边部分层缺陷实际上是由热轧侧导挤压所致,校正侧导位置后未再发生,判定边部分层缺陷产生原因的关键在于分层缺陷的内表面状态。端面凸起是因为连铸机精度偏差使铸坯发生边角裂,控制连铸机对弧与辊缝偏差在0.5 mm以内,缺陷发生率从5.4%降低到0.2%以下,端面凸起缺陷实际上是热轧卷烂边的初始形态。端面纵裂纹缺陷是因为连铸坯窄边存在群簇状气泡及钢种本身裂纹敏感性较强,通过降低连铸塞棒和水口氩气到4~6 L/min,按标准下限控制裂纹敏感性元素,缺陷发生率从8.7%降低到了0.45%。为控制09CrCuSb热轧卷边部缺陷提供参考。     

精冲钢连铸坯角部横裂纹产生原因及控制措施

为了研究精冲钢角部横裂纹形成原因并制定相应控制措施,通过数值模拟计算了二冷区连铸坯温度场分布,在此基础上采用Gleeble 3500热模拟机测定了试验钢种在连铸条件下的断面收缩率。使用金相显微镜、扫描电镜对角部横裂纹附近成分、微观组织以及钢中夹杂物进行观察分析。结果表明,连铸坯角部横裂纹形成是由于钢中大尺寸夹杂形成裂纹源,弯曲过程中连铸坯角部表面温度处于第Ⅲ脆性区710~765 ℃,裂纹进一步扩展形成角部横裂纹。针对裂纹产生原因提出延长软吹时间、控制过程温降、调整二冷水量等措施,有效降低连铸坯角部横裂纹产生概率。     

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针对管线钢L245钢在太钢炼钢二厂北区3号宽板坯铸机生产时铸坯角部经常出现横裂纹,造成其热轧后卷板边部存在裂纹缺陷,利用Gleeble-3800型热/力学模拟试验机对管线钢L245钢进行了高温面塑率及高温强度的测试,并用扫描电镜对测试试样断口形貌进行观察.从试验结果分析认为:管线钢1245钢的化学成分设计决定其对裂纹的敏感性,由于第Ⅲ区脆性温度区间的高温面塑率低导致其在连铸过程铸坯冷却或受力不均衡情况下铸坯角部裂纹的发生.为要避免铸坯角部横裂纹的产生,在连铸坯矫直时,其角部温度应避开第Ⅲ区脆性温度区间.     

基于强冷策略的连铸小方坯二冷纵-横均匀冷却研究

以国内某钢厂ML40Cr钢连铸小方坯为研究对象,考虑凝固过程中结晶器气隙的形成,建立了连铸小方坯二维凝固传热模型。在避开钢的第三脆性温度区(674~814℃)与二冷强冷的前提下,将二冷比水量由0.89 L/kg增加到1.29 L/kg,二冷区2段铸坯表面喷淋水覆盖率调整为90%。结果表明,配水优化后,矫直点处连铸坯角部温度为802℃,处于钢的脆性温度区,最大回温速率较大,为122℃/m;调整喷淋水覆盖率后,矫直点处连铸坯角部温度为821℃,避开了钢的脆性温度区,最大回温速率为80℃/m,且角部温度升高了136℃,改善了角部过冷问题,较好地实现了连铸坯纵-横均匀冷却。     

Q420C小方坯角部裂纹控制

针对弧半径6 m、断面180 mm方坯连铸机生产的Q420C含铝连铸坯存在角部裂纹缺陷的问题展开研究,从铸机弧半径、钢中AlN析出两个角度进行了分析。结果表明,铸机弧半径小,矫直应力过大是铸坯角部产生裂纹的主要原因;AlN在钢液凝固析出时,钉轧在晶界处,易产生角部裂纹。通过控制钢中N含量,降低浇注过程中的冷却强度,使其矫直温度≥950℃,可以避免AlN的大量析出,缓解了铸坯角部裂纹的产生,使Q420C角钢轧材开裂率降低8%。     

S355J2钢板坯角部横裂纹成因及控制

针对S355J2钢连铸坯角部横裂纹,现场取样,利用扫描电镜、能谱仪等检测手段分别从裂纹形貌、夹杂物的组成及分布等方面进行分析;同时采用辐射温度计对连铸坯矫直段角部温度进行现场测量。结果表明,裂纹主要分为非封闭的主裂纹和许多细小的封闭裂纹,主裂纹内含有Al、Ca、Mg等氧化物夹杂,且裂纹已经被氧化;细小的封闭裂纹中有保护渣成分,说明钢液在凝固过程有保护渣卷入。夹杂物聚集导致连铸坯在矫直阶段因内弧受到拉应力作用而产生应力集中,成为横裂纹出现的内因。铸坯矫直段角部及其附近温度为850℃左右,处于第三脆性区,成为横裂纹产生的主要原因。优化保护渣制度和炼钢工艺可避免卷渣行为的发生;采用倒角结晶器可使角部温度避开第三脆性区。     

微合金钢铸坯角部横裂纹控制技术的应用

微合金钢在凝固过程裂纹敏感性高,连铸坯角部极易产生横裂纹,严重影响铸坯热送和轧制卷板的表面质量。研究了角部裂纹在凝固过程中的产生机制:碳氮化物沿晶界析出,脆化晶界;沿粗大奥氏体晶粒晶界形成铁素体膜,降低晶界强度,铸坯弯曲矫直区过程产生角横裂纹。设计了新型内凸曲面窄侧结晶器和铸坯宽、窄侧足辊区强控冷装置,解决了铸坯角部晶粒初凝细化及后续粗化生长的难题,进一步细化了铸坯角部组织晶粒度,明显提高了铸坯角部组织的塑性,从而降低连铸坯角部裂纹敏感性,控制了微合金钢连铸坯角部裂纹产生。     

HRB400热轧带肋钢筋铸坯质量缺陷原因分析及优化

针对HRB400连铸坯脱方、表面及内部裂纹问题,跟踪排查连铸生产过程,发现铸坯质量缺陷主要与结晶器振动参数、二冷工艺、足辊等因素有关。通过将结晶器振程由7.5 mm提高至8.5 mm,结晶器冷却水量由2 300 L/min降低至2 100 L/min,二冷比水量由1.30 L/kg提高至1.56 L/kg,安装结晶器足辊、挡水板,定期检修维护连铸喷嘴、对弧等措施,铸坯脱方率由1.5%降低至0.1%,角部裂纹发生率由3.2%降低至0.6%,中间裂纹不高于0.5级占比由8.3%提高至92.6%,中心裂纹不高于0.5级占比由85.0%提高至100%,铸坯质量明显改善,成品钢筋质量、性能符合要求。     

高锰钢板坯连铸工艺优化模拟研究

针对高锰钢连铸问题,利用有限元计算软件Procast对浇注温度和二冷方案进行了优化。结果表明,连铸坯应力集中区域为角部附近的"偏角区",1 450℃的浇注温度和较小冷却强度的二冷方案有利于降低铸坯表面应力,避免裂纹产生。     

倒角结晶器温度场应力场有限元模拟

为了有效、稳定地控制连铸坯角横裂纹缺陷,某厂对倒角结晶器进行了开发和应用工作,并取得了良好效果.利用商业有限元软件ANSYS,以断面250 mm×2 000 mm的连铸坯为计算对象,对不同尺寸的倒角结晶器温度场以及直角结晶器和35 mm×35 mm倒角结晶器的温度场/应力场进行了比较计算.计算结果表明:当倒角尺寸为35 mm×35 mm时,倒角部位的最低温度达到918℃,角部最低温度从高温拉伸曲线的高温侧逐渐脱离了脆性区;与直角铸坯相比,倒角铸坯完全消除了角部的应力集中现象.即采用倒角结晶器后,铸坯z向应力最大值降低19.2％,角横裂纹出现的可能性极大降低.     

Q460C含铌微合金化钢角部横向裂纹的控制

山西新临钢钢铁有限公司在浇注含铌微合金化钢中出现角部横向裂纹,成为连铸亟待解决的问题。研究表明:关键要系统地测量研究铸坯表面温度。临钢在Q460C钢生产过程中将铸坯表面温度提到1 020℃以上,有效地控制了铸坯角部裂纹的出现。     

连铸板坯结晶器内凝固坯壳裂纹敏感性研究

基于钢凝固两相区溶质微观偏析模型和连铸结晶器内坯壳凝固生长二维瞬态热/力耦合有限元模型,提出了定量化描述结晶器内坯壳凝固生长的裂纹敏感性预测模型---CSC(Cracking Susceptibility Coefficient)模型。通过分析结晶器内包晶钢坯壳凝固宏观热/力学行为和坯壳裂纹敏感系数分布,探究了板坯结晶器内包晶钢坯壳凝固生长过程中裂纹敏感性的变化规律。结果表明,典型包晶钢板坯连铸工况下,坯壳偏离角区域易产生"热点",引发坯壳凝固前沿脆性温度区宽度扩大,结晶器窄面线性单锥度极易破坏坯壳应力分布的均匀性;包晶钢板坯表面裂纹和皮下裂纹主要产生于坯壳凝固初期,坯壳角部皮下裂纹则在结晶器内大部分区域均可能产生。     

电炉连铸坯角部纵裂纹控制与探讨

从连铸坯角部纵裂纹产生原因分析入手 ,找出其控制措施 ,通过实践 ,有效地减少连铸坯角部纵裂的产生 ,为提高连铸坯表面质量进行了更深层次的探索 ,同时为解决连铸坯其它质量问题提供了参考依据     

CSP生产Q235B钢的热塑性研究

通过Gleeble1500拉伸实验机对CSP生产Q235B钢的热塑性研究,确定在700～950℃之间为连铸坯的低塑性区,并且塑性的降低主要是由于薄板坯中AIN的析出和晶界网状铁素体的形成造成的,提高连铸坯顶弯或矫直温度(＞950℃)有利于提高塑性,避免连铸坯表面裂纹的产生.     

SS400钢薄板坯高温塑性研究

通过Gleeble1500拉伸实验机对CSP生产SS400钢的热塑性研究,确定在700～850℃之间为连铸坯的低温脆性区,并且塑性的降低主要是由于薄板坯中AlN的析出和晶界网状铁素体的形成造成的,提高连铸坯顶弯或矫直温度(>850℃)可以避免或减少连铸坯表面裂纹的产生。     

热轧方钢横裂纹缺陷的分析

从连铸和轧制两方面,对热轧方钢角部横裂纹缺陷的产生原因进行了排查分析,得出了处于包晶反应的钢应避免在700~900 ℃脆性区进行连铸矫直,并通过一次冷却和二次冷却采用弱冷却、减缓加热炉中钢坯的加热速度等措施,可以避免热轧方钢角部横裂纹的缺陷。     

邯钢C、Si、Mn、Nb钢中厚板边裂控制

通过对含铌钢边裂进行系统研究发现,铸坯在二冷区矫直时温度处于低塑性区域是铸坯角部横裂纹产生的主要原因,对中厚板边部质量造成严重影响。通过优化含铌钢酸溶铝与氮含量,以及对连铸二冷优化,提高铸坯边部温度等措施,有效地控制了边裂的产生。     

含硼钢铸坯表面裂纹缺陷控制

利用扫描电镜和金相分析等对含硼钢铸坯表面典型裂纹进行了观察,结合裂纹产生的机理,从结晶器铜管、二冷区冷却、保护渣理化性能3方面对芜湖新兴10B21含硼钢铸坯表面裂纹的产生进行了分析。分析结果显示,优化结晶器铜管材质和锥度、调整二冷区比水量与分配比以及协调保护渣润滑与传热效果均有利于减少含硼钢铸坯的表面裂纹缺陷。生产实践表明,通过将结晶器铜管由普通镀硬Cr改为Ni-Cr复合电镀,总锥度由优化前2.0%/m降低至1.8%/m;二冷区比水量由0.6 L/kg降至0.5 L/kg,分配比由34∶34∶20∶10∶2调整至31∶26∶20∶13∶10;保护渣黏度由1.358 Pa·s降低至1.169 Pa·s,碱度由0.75提高至0.98。最终铸坯表面裂纹率由原来的最高达17.4%降低至2.3%,同时铸坯表面光滑,振痕较为平整、有规则,轧材的成材率也由原来的86%提高至95%。     

连铸坯角部凹陷及纵向裂纹的研究

研究了45#钢连铸坯的凝固结构及其夹杂物,分析铸坯产生角部凹陷及导致内裂纹的主要原因,提出控制改进它质量的措施.