连铸板坯中心裂纹和三角区裂纹的成因及防止

对铸坯表面温度进行测量发现,在3个二冷喷嘴下方和铸坯两侧边角附近存在5个较低温度区,中心裂纹和三角区裂纹绝大多数发生在与表面较低温区相对应的下方铸坯内部。铸坯中心裂纹和三角区裂纹形成的机理为：由于沿宽度方向冷却不均匀,铸坯内部也存在较低温度区域和与之相邻的较高温度区域。在凝固最后阶段,当较低温度区已基本凝固或接近完成凝固时,相邻的较高温度区尚有部分钢液未凝固,未凝固钢液膨胀将较低温度区域刚结束或基本结束凝固的部分拉开,因此形成裂纹。鞍钢第二炼钢厂通过严格控制凝固终点附近夹辊开口度、增强二冷后程冷却水量等措施,将连铸板坯的中心裂纹和三角区裂纹降低至接近零。     

加硼钢连铸坯中间裂纹缺陷的改善

通过对添加硼前后A36钢连铸坯中间裂纹分布特征及其高温力学性能的调查研究,分析了其中间裂纹的形成原因.结果表明,硼的加入降低了钢的零塑性温度是铸坯产生中间裂纹的内因,而铸坯在连铸过程中受弯曲应变、矫直应变以及辊缝不对中引起的过大应变是裂纹产生和扩展的外因.据此提出了相应的改进措施,有效地减轻了A36-B钢连铸坯中间裂纹.     

板坯凝固收缩与扇形段辊缝优化设计研究

针对炼钢厂铸机扇形段寿命随着高强度钢的生产日益降低的问题,采用数值模拟的方法对铸机浇铸高强钢过程中的铸坯凝固传热和凝固收缩问题进行研究,利用钢种的热膨胀系数对铸坯自由凝固收缩变形行为进行分析。通过计算分析发现钢种的凝固收缩特性与其相变过程的质量密度密切相关,利用铸坯温度场和钢种热收缩特性研究铸坯在铸机扇形段内厚度方向的收缩,优化扇形段辊缝设置。通过调整辊缝调整适应铸坯缩量,减少铸坯对扇形段负载,降低拉坯阻力。通过以上措施的应用,铸机扇形段更换量得到降低,水平段更换量降低了32%,驱动辊扭矩由调整前的25.15%下降到调整后的18.8%。     

连铸轻压下过程的热力分析

以D32船板钢250 mm×2 400 mm连铸坯为研究对象,借助ANSYS数值模拟软件建立铸坯在轻压下过程中的热力耦合模型,模拟分析了在轻压下过程中铸坯的变形特点和应力分布规律,为深入解决轻压下过程中铸坯芯部未完全凝固区的温度、相变、收缩等状态较强的指导意义。研究表明,二冷第9段至第11段辊缝逐渐收缩,铸坯厚度方向累积压下量逐渐增大,达到压下的目的;夹辊辊缝的持续缩小,使得铸坯芯部未凝固区被持续挤压减小,铸坯内部未凝固(液芯)部分主要来承担压下辊对铸坯所实施的作用;在轻压下实施过程中铸坯横断面各位置等效应力大小分布为角部宽面窄面。     

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.     

中低碳钢方坯中间裂纹的成因分析与控制

天钢炼钢厂2~#连铸机在投产初期,在生产10~#、20~#、Q235B等中低碳钢时,铸坯内部质量较差,中间裂纹问题较突出。分析了裂纹形成机理、钢水成分、过热度、铸坯拉速等因素对裂纹形成的影响。结果表明方坯中间裂纹的产生是钢水在浇注凝固过程中不均匀冷却的必然结果。对钢水成分、温度控制和浇注工艺进行了优化,取得了稳定铸坯的内部质量的效果。     

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%。     

板坯中间裂纹产生原因及防止措施

针对天铁热轧1#板坯连铸机生产的板坯中间裂纹严重的问题,通过低倍检验分析形成板坯中间裂纹的影响因素。结果表明:拉坯速度、Mn/S比、设备辊缝精度与铸坯中间裂纹密切相关,其中设备精度是影响铸坯中间裂纹的主要因素;将拉速控制在0.85m/min,可以防止Q235B钢铸坯中间裂纹产生;当钢中Mn/S>90,普碳钢铸坯无中间裂纹产生;将辊缝偏差调整至0.3mm以下,可有效防止铸坯中间裂纹的产生。     

梅山连铸板坯中心裂纹的控制

1999年10月以后,梅山炼钢厂连铸生产中频繁出现中心裂纹,严重影响了铸坯质量.根据连铸坯结晶凝固过程应变理论及梅山炼钢厂生产实践,就连铸板坯中心裂纹的形成原因和影响因素逐一进行了探讨,并提出了有效的改进措施.     

水平连铸坯的热应力计算分析

应用铸坯在凝固过程中的热应力模型，对水平连铸坯进行了传热、应力和应米的计算分析，表明铸坯出结晶器后温度回升太大和凝固末期中心温度的迅速下降，是产生中心裂纹和中间裂纹的可能原因。     

直上钢Q235B板坯高拉速下中间裂纹的形成与调控

 基于凝固数值模拟和板坯应变计算分析了直上钢Q235B连铸中间裂纹的形成机理和影响因素,并根据实际生产条件提出了铸坯高拉速质量控制策略。研究发现,辊缝和对中精度为Q235B铸坯中间裂纹形成的主要因素,两者应变之和占凝固前沿总应变60%以上;而表面回温高于50 ℃/m的铸机前段冷却也有重要影响,其应变占比最高约40%。当辊缝的邻辊正偏差为1.5 mm时,通过强化冷却和控制回温可使铸坯凝固前沿总拉应变整体降低约20%;当辊缝的邻辊正偏差为0.5 mm时,冷却优化对凝固前沿拉应变的影响较小。随着拉速增大,辊缝精度对铸坯中间裂纹的影响愈加显著。当前工况下,将锰硫比提高到25,坯壳可最多承受1.4 m/min时邻辊正偏差 1.5 mm、对中偏差±0.5 mm和回温不超过50 ℃/m带来的附加应变。为抑制1.5 m/min以上高拉速下直上钢Q235B铸坯的中间裂纹,建议将辊缝整体精度控制在±0.5 m且邻辊正偏差控制在0.5 mm以内。     

基于有限元法优化低碳钢板坯连铸机结晶器锥度的设计

钢厂1^#连铸机以0.95 m/min拉速生产SS400,D36和X70钢150~180 mm连铸板坯时,易产生角部纵裂纹,发生率最高可达5%。利用商业有限元软件ANSYS,建立了板坯连铸结晶器二维切片式凝固传热数学模型,并采用传热和应力/应变直接耦合的方法对连铸过程结晶器内凝固传热进行计算,分析了各钢种在0.95~1.05m/min拉速下铸坯温度分布以及温度分布不均引起的热应力。工业试验结果表明,根据优化计算结果,将板坯结晶器窄面的锥度系数由原来的1.00%改进为1.10%后,有效地消除了1^#连铸机板坯的角部纵裂纹。     

板坯中间裂纹的成因分析及预防措施

根据安钢100t电弧炉-LF钢包精炼炉一板坯连铸机工艺流程的试验数据,比较了二冷数学模型计算结果与实测数据,探讨了板坯中间裂纹的成因,认为钢的化学成分决定其高温力学性能,对中间裂纹的产生起着决定性的作用。钢中硫、磷等杂质元素的晶间偏析是铸坯产生中间裂纹的内因,而辊缝收缩、二冷配水曲线、铸速、钢水过热度是裂纹产生和扩展的外因,对提高板坯质量有一定的指导作用。     

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

压下对重轨钢大方坯内裂纹敏感性的影响

为研究压下对连铸坯内部裂纹产生的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了230 mm×280 mm断面大方坯压下数学模型。通过压下模型对重轨钢连铸坯压下过程进行热力耦合模拟计算,对压下过程中产生的内部裂纹进行了预测。首先,对连铸坯不同中心固相率为0.3～0.7的温度场进行计算;然后,利用压下模型计算了连铸坯中心固相率0.3～0.7时凝固前沿的等效塑性应变。研究结果表明,在连铸坯中心固相率为0.3～0.7的位置处分别施加7 mm压下量进行压下,连铸坯凝固前沿等效塑性应变未超过临界等效塑性应变（0.4%）,连铸坯未出现内裂纹;同时,对连铸坯在中心固相率为0.6位置处进行了不同压下量的研究,研究结果表明,当连铸坯压下量超过7 mm时,凝固前沿的等效塑性应变超过临界塑性应变（0.4%）,连铸坯出现内裂纹,并且压下量越大,连铸坯内裂纹越严重。同时,工业试验结果与模型计算结果基本吻合,验证了模型计算的准确性。      

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

连铸板坯凝固过程的应变分析

通过建立连铸板坯凝固过程的传热模型和采用实测温度数据进行检验,获得了铸坯温度及坯壳厚度的数据.在此基础上建立了凝固过程的应变分析模型,得到了实际工况条件下坯壳所受的拉应变.结果表明,在正常工况下,连铸坯凝固前沿所受的应变很小,铸坯不会产生内部裂纹;当导辊开口度的偏差大于2 mm时,其引起的应变大于鼓肚应变,且凝固前沿所受的应变大于临界应变,内部裂纹发生的可能性很大.支撑辊对中精度是产生内部裂纹的重要影响因素.     

不同角部形状特厚矩形坯凝固传热及应变数值模拟

 为了更加有效控制和减少连铸坯的角部横裂纹质量缺陷,根据其形成的机制,针对两种新型铸坯模型,即圆角和倒角模型进行研究。通过建立特厚连铸矩形坯在凝固过程的传热模型并进行数值模拟,得到铸坯在凝固过程沿拉速方向上温度场和坯壳厚度的分布规律,并在此基础上建立热力耦合模型,分析铸坯的应力变化,讨论了产生裂纹的可能性。研究结果表明,通过对比传统直角模型,得出圆角和倒角模型对铸坯角部温度场和应力场两个方面的分布状况都有改善,即新铸坯模型角部温度在连铸矫直段有效避开了钢的高温脆性区,同时降低了铸坯角部的应力值,减小了角部裂纹产生的可能性。