380mm×280mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

利用有限元分析软件,建立了380 mm×280 mm大方坯结晶器电磁搅拌的三维数学模型,系统研究了电磁搅拌工艺参数(电流250～500 A,频率1.5～3.0 Hz,结晶器铜板厚度34～40 mm)对结晶器内电磁场的分布影响。结果表明,结晶器内磁感应强度沿铸流轴向呈"两端小、中间大"分布;电流从350 A增大到500 A,搅拌器中心的磁感应强度呈线性递增;频率由1.5Hz增大到3.0Hz,搅拌器中心磁感应强度仅减小0.001 5 T;随着结晶器铜板厚度的增大,铸坯宽面、窄面和角部的磁感应强度都减小。在实际连铸U71Mn重轨钢中,电流应该维持在400 A以上。     

280 mm×380 mm铸坯结晶器内钢水凝固与传热仿真研究

通过CFX4.4商用软件对280 mm×380 mm连铸坯结晶器内70L钢水流动传热、凝固过程进行了数值模拟,评估浸入式水口结构对结晶器综合冶金效果的影响.结果表明,随两侧孔浸入式水口插入深度和倾角的增加,坯壳厚度由宽面中心到角部逐渐减薄,但厚度比较均匀,高温区面积随之增大,位置下移;拉坯速度增加,宽面到窄面的坯壳厚度均有明显减薄.     

120 t BOF-LF-VD-CC流程高品质重轨钢U75V的生产实践

通过对重轨钢U75V的生产过程进行取样分析,研究了实际冶炼过程中重轨钢夹杂物的演变规律和大型夹杂物的控制。研究结果表明:控制铝含量≤20×10^-6,精炼渣二元碱度1.8～2.2,白渣保持时间≥15 min,RH真空度在100 Pa以下保持高真空时间≥15 min,可使钢液中全氧含量降至10×10^-6以下,且铝含量不超过20×10^-6,轧材中基本消除B类和D类粗系夹杂,C类夹杂完全塑性化;中间包钢水过热度按25～35℃控制,中间包钢水平均停留时间(750±30)s、水口插入深度控制在90～110 mm,结晶器液面波动≤±3 mm等措施,可去除钢水中的夹杂物。     

320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢质量改进与应用

为了提高大断面重轨钢连铸坯内部质量,满足钢轨探伤要求,针对大断面生产重轨钢铸坯宏观偏析及中心疏松较难控制的难点,采用合适的二冷制度、凝固末端电磁搅拌技术、动态轻压下控制技术、钢水过热度控制以及拉速控制等技术措施,开发了攀钢320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢生产工艺。生产的大方坯重轨钢连铸坯中心等轴晶率稳定控制在40%以上,中心疏松控制在不大于0.5的比例为91%以上,中心偏析在0.5级的比例为87%以上,等柱晶率不小于40%的比例为100%,碳偏析指数控制在0.95~1.07,铸坯及钢轨质量较好,满足了标准要求并通过了CRCC认证。     

55钢150mm×150mm连铸坯皮下裂纹分析与工艺改进

55钢(/%:0.52～0.60C,0.17～0.37Si,0.50～0.80Mn,≤0.035P,≤0.035S)的150 mm×150 mm连铸坯轧钢加热炉加热后存在表面纵向裂纹缺陷。采用金相显微镜对铸坯皮下裂纹缺陷进行分析,结果得出:由于二次冷却不均匀和有害元素Pb在晶界富集导致铸坯皮下产生细小裂纹并扩展长大。通过对二次冷却喷淋系统优化及降低钢水有害元素Pb含量,改善二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,提高铸坯晶界强度,结果表明:铸坯缺陷明显改善,轧材一次探伤合格率从45%提高到93%。     

结晶器电磁搅拌改善重轨钢连铸坯内部质量的试验研究

针对攀钢大方坯连铸机投产初期重轨钢连铸电磁搅拌冶金效果不明显的问题,开展了优化重轨钢连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的现场试验,对比研究了电磁搅拌电流对重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析、等轴晶率等内部质量的影响,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的电磁搅拌工艺制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心区等轴晶率由18.8%增至36.2%,中心疏松≤1.5级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足时速350 km高速铁路用钢轨的要求.     

攀钢大方坯重轨钢连铸保护渣的开发

结合攀钢1号大方坯重轨钢连铸工艺条件,重点进行了特殊组份改善保护渣润滑性能及熔化均匀性研究,并探讨了保护渣适宜的配碳模式.工业试验表明,研制的保护渣使用效果良好,能够满足攀钢大方坯连铸生产重轨钢的要求.     

ML08Al钢150mm×150mm连铸坯的生产实践

包钢采用83 t转炉,83 t钢包炉(LF),6机6流150 mm×150 mm方坯连铸机生产低碳低硅铝镇静钢ML08Al(%:≤0.08C,0.20~0.50Mn,≤0.06Si,0.02Al)。生产实践表明,转炉出钢时用43%Al、13%Mn、2%Ti的铝锰钛合金替代铝锭进行脱氧,可使钢中铝含量稳定在0.02%~0.09%;将钢中的硫含量降至0.01%以下时,可减少钢液中CaS的产生,基本消除中间包水口堵塞;转炉出钢过程减少下渣量,并加入400 kg石灰,调整LF精炼过程脱氧剂加入量和加入时间,以减少回硅量,使钢中硅含量≤0.06%。     

重轨钢大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢大方坯连铸引进的二冷控制技术在连铸比水量和二冷区水量分配等方面存在的问题,通过测试研究重轨钢的高温延塑性能和二冷区的铸坯表面温度分布,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的二冷控制制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心疏松≤1.0级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,中心碳偏析指数≤1.05,中心区域等轴晶率≥30%,由连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足350 km/h高速铁路用钢轨的要求.     

连铸-开坯生产流程325mm×280mm轴承钢铸坯温度变化的数值模拟

通过数值模拟和现场实测的方法研究了在连铸、保温输送、堆垛冷却、加热炉加热等工艺过程中325mm×280 mm GCr15轴承钢连铸坯温度的变化。结果表明,铸坯在出拉矫机后的单辊道输送过程不同部位的冷却速率差异较大(角部10℃/min、表面7.1℃/min、芯部4.6℃/min),而在保温车输送过程(角部4℃/min、表面2.9℃/min、芯部1.67℃/min)及堆垛冷却期间不同部位的冷却速率差异较小,因此缩短在连铸机尾部的停留时间有利于防止因冷却不均产生微小裂纹。热送热装较冷装工艺可使铸坯的加热时间减少20 min。     

重轨钢大方坯连铸动态轻压下技术研究

针对攀钢大方坯连铸机投产初期引进的轻压下装备技术冶金效果不明显、重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析等内部缺陷较严重的问题,开展了优化重轨钢连铸轻压下工艺的现场试验,对比研究了轻压下工艺对重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析等内部质量的影响,建立了适应重轨钢要求的动态轻压下工艺技术.生产实践表明,重轨钢铸坯内部质量明显提高,铸坯中心疏松评级≤1.0级的比例由28.41%增至99.91%,中心偏析评级≤1.0级的比例由40.91%增至100%,中心缩孔≤1.0级的比例由92.05%增至100%,铸坯中心碳偏析指数由1.17降至1.05,连铸坯轧制的重轨的内部质量和力学性能完全满足350 km/h高速轨要求.     

重轨钢连铸坯中心偏析的分析和工艺改进

研究的重轨钢(/% ：0, 68 - 0. 73C,0. 20~0. 30Si,l. 05 ~ 1.15Mn, ≤0. 015P, ≤O. 012S, ≤O. 003 5 Al,≤ O. 000 15[H], ≤0.006 0[N], ≤O, 002 0[0])的冶金流程为铁水脱硫预处理-120 t 转炉-LF-RH-280 nun x 380 mm 坯连铸。分析证实铸坯偏析是钢轨低倍检验和超声波探伤不合格的主要原因。试验研究了钢水过热度、拉速、结 晶器电磁搅拌、二冷水量和凝固末端动态轻压下对铸坯中心碳偏析的影响。通过采用优化的工艺措施:钢水过热 度15~30 拉速0.60 - 0. 75 m/min和恒拉速,结晶器电磁搅拌强度400 A,二冷比水量0.25 L/kg,轻压下6~7mm等,铸坯一般疏松≤1. 0级,中心疏松≤0. 5级,点状偏析≤0. 5级,等轴晶率≥37%,中心碳偏析指数0.94 ~ 1.06钢轨超声波探伤合格率提高至99. 3%以上。     

260 mm×300 mm连铸坯内裂纹的分析和改进工艺实践

通过控制钢中硫含量≤0.020%,不同炉次中间包钢水温度波动范围由25 ℃降至10 ℃,调整结晶器 水量为190~200m³/h,控制拉速0.55~0.75 m/min, 使20CrMnTiH 、40Cr、GCr15等钢种260 mm×300 mm连俦坯的内裂废品率由0.30%降低到0.01%,基本消除了铸坯内裂纹。     

Q345钢250 mm×2000 mm板坯连铸凝固规律及工艺优化

针对Q345钢(/％:0.14 ～0.18C、0.20 ～0.50Si、1.30 ～ 1.50Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.015 ～0.060Al)250 mm ×2 000 mm板坯中心偏析质量问题,建立凝固传热数学模型,并经射钉试验验证及修正,研究二冷强度(弱冷、中冷、强冷)、连铸速度(0.80 ～1.10 m/s)对铸坯温度场和坯壳厚度的影响,同时优化轻压下工艺和相应的连铸参数.结果表明,在典型拉速0.95 m/min及弱冷制度下,板坯凝固末端23.43 m,两相区长度7.22 m;减弱冷却强度,凝固末端后移0.56～0.67 m,两相区长度变长0.25～0.29 m;拉速增大0.15 m/min,凝固末端后移3.45～3.90 m,两相区长度变长0.94～1.22 m;优化采用弱冷冷却制度,拉速为0.95 m/min,轻压下位置对应固相率fs=0.4 ～0.9,总压下量达6 mm时,Q345钢板坯中心偏析Ⅰ级内平均合格率由83.1％提高到98.0％.     

改善2Cr13马氏体不锈钢150mm×150mm连铸坯表面质量的工艺实践

2Cr13不锈钢(/%:0.16~0.25C,≤1.0Si,≤1.0Mn,≤0.035P,≤0.030S,12.0~14.0Cr)150 mm×150 mm铸坯生产流程为铁水预处理-50 t AOD-LF-CCM,缓冷,退火,修磨。工业性试生产结果表明,通过采用粘度(0.58±0.1)Pa·s,碱度0.95±0.01,熔点波动范围5℃的结晶器保护渣,拉速从1.3 m/min降至1.1 m/min,振幅从3 mm提高到5 mm,振动频率从139次/min减到137次/min,钢水过热度从35℃降至20~30℃,铸坯收得率达94.07%,消除了铸坯纵向凹陷和裂纹,铸坯缓冷后可直接轧制,可省去铸坯退火、修磨两道工序,降低了生产成本。     

SAE8640合金钢280mm x325mm连铸坯的高温力学性能

采用Gleeble 1500热模拟试验机对SAE8640钢280mm×325mm连铸坯（/% : 0.41C,0.20Si,0.80Mn,0.005S,0.014P,0.46Cr,0.43Ni,0.21Mo,0.043Alt,0.0011O,0.0054N）的550~1200℃力学性能进行了测定,并应用扫描电镜观察了拉力试样的断口形貌。结果表明,SAE8640钢有明显的3个脆性区:Ⅰ脆性区＞1200℃,Ⅱ脆性区950~1000℃,Ⅲ脆性区650~750℃;该钢950~1000℃的断面收缩率为60%,拉伸断口为脆性河流状花样,应避免在该温度范围进行轧制,该钢650~750℃的断面收缩率≥65%,拉伸断口为韧性断裂,可满足连铸坯矫直时塑性的要求。     

高速重轨钢连铸坯质量控制技术研究

高速铁路要求钢轨连铸坯具有良好的表面和内部质量。文章介绍了包钢大方坯连铸机应用结晶器电磁搅拌、动态二冷配水与动态轻压下等关键技术生产重轨钢U71Mn、U75V等代表性钢种的效果。     

轧制变形对U75V重轨钢珠光体片层间距的影响

U75V重轨钢铸坯尺寸为280 mm×380 mm,重轨轧材经14道次粗轧(BD1)、中轧(BD2)和CCS 6道次精轧(UR₁、ER、UR₂、UR₃、EF、UF)而成。用扫描电镜测量了重轨钢各道次珠光体片层间距。结果表明,随重轨钢BD1E、BD2B、UR和UF道次变形量(面积压缩比)增加,重轨头部、腰部、底部和腿部的珠光体组织片层间距分别由0.512,0.414,0.493,0.452μm降至0.293,0.269,0.253,0.229μm,从而明显地提高重轨的力学性能。     

高碳钢150 mm×150 mm连铸坯堆垛缓冷对碳偏析的影响

高碳钢SWRH82B(0.81%C)盘条用于生产预应力钢丝钢绞线,其中网状碳化物是造成冷拔断裂的重要原因。试验了该钢150 mmn×150 mm铸坯堆垛缓冷时间(0~48 h)对铸坯碳偏析和φ12.5 mm盘条碳化物的影响。结果表明,直接空冷时的铸坯中碳含量的差值为0.116%,堆垛缓冷12,24,36,48 h后碳含量差值分别降至0.088%,0.080%,0.075%和0.076%,盘条中网状碳化物也相应降低;SWRH82B钢150 mm×150 mm连铸坯堆垛缓冷24 h,可以满足盘条冷拉工艺要求。     

连铸工艺生产重轨钢的工业试验

应用电炉冶炼→LF精炼→VD真空脱气→圆坯连铸工艺进行了重轨钢生产现场试验.通过应用无铝脱氧工艺和真空脱气装置、控制浇铸过程中钢液过热度和拉速改善了铸坯内部质量,生产的重轨钢中w(T.O)≤20×10-6,A类夹杂在1.5级以下,B类在1.5级以下,C类在1.0级以下,D类在1.0级以下,铸坯一般疏松在1.0级以下,中心疏松在1.5级以下,点状偏析在1.0级以下,等轴晶率在40 %以上;优选结晶器电磁搅拌工艺参数和重轨钢连铸保护渣配方,确保了铸坯表面质量,铸坯表面无裂纹、气孔、结疤、折迭、凹坑和夹渣等缺陷,铸坯表面无清理率在90 %以上.