板坯连铸结晶器内坯壳凝固收缩的数值模拟

利用ANSYS商业有限元软件,建立了板坯连铸结晶器二维凝固传热数学模型。采用传热和应力、应变直接耦合的方法,对结晶器内钢液在浇铸过程中的凝固传热进行了数值模拟分析,并对同一拉速下的3个典型钢种和同一钢种在不同拉速下的铸坯窄面温度分布和收缩量进行了讨论。结果表明:在结晶器出口处,3个钢种板坯窄面中心温度高低顺序为:X70SS400/D36;3个钢种板坯窄面中心收缩量大小顺序均为:X70D36SS400;同一钢种的拉速增加0.1m/min,铸坯窄面中心温度升高23.75℃。     

Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

摘要：以U75V重轨钢为实验钢种,分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物,即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂,其平均长宽比为3.3,平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后,钢中夹杂物的种类和成分没发生变化,但是球化作用显著,平均长宽比降为1.3,降低了约61%,平均尺寸也有所减少,减少了约25%;添加微量稀土Ce后,夹杂物种类和成分均复杂化,除了纯MnS以外,还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比,添加Ce后,夹杂物球化作用与退火处理效果相当,平均长宽比降为1.4,降低了约58%,但是对平均尺寸减小作用甚微,只减小了9%;进一步地,对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷,夹杂物球化率没有变化,即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小,与原始U75V钢相比,减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比,夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说,退火和添加稀土2种处理方式的效果相同,考虑其节能环保因素,后者更具明显优势。另一方面,从夹杂物细化方面来说,单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显,要想使夹杂物尺寸更小,需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。     

板坯连铸结晶器内钢液表面流速的水模型研究

以承德钢铁厂板坯连铸结晶器为原型,采用1∶1的水模型进行试验,研究了拉速、浸入式水口出口角度、水口浸入深度、水口底面结构及结晶器断面宽度等工艺参数对板坯结晶器内表面流速的影响。结果表明:拉速对表面流速的影响最大,随着拉速的提高,结晶器内钢液表面流速明显增大,当断面宽度为1 650 mm,拉速由0.7 m/min提高到1.4 m/min,表面流速由0.04 m/s提高到0.1 m/s;波浪面结构的浸入式水口表面流速效果最优。     

CSP 铸 坯 内 的 大 型 夹 杂 物

 利用阳极泥法对CSP流程不同工艺参数下生产的汽车大梁板ZJ510L、集装箱板SPA H、普板ZJ330B三个钢种铸坯中的大型夹杂物进行了研究。发现尺寸350 μm以下的大多为圆球形状的Si Al Ca类夹杂物,常规拉速47~50 m/min夹杂物尺寸一般在390 μm以下。连铸稳态生产情况下铸坯纵向大型夹杂物数量分布差异较大,水模型研究发现其原因是由于结晶器内“液面动态失稳”现象造成的。拉速越大夹杂物容易上浮的临界直径越大。     

稀土对连铸10MnNbRE钢中夹杂物的影响

本文研究了在连铸结晶器内加入混合稀土金属丝,控制钢中夹杂物形态和特性的作用规律。采用这种稀土加入方法能明显改善钢的综合机械性能,尤其是低温冲击韧性和弯曲塑性。稀土元素与钢中氧、硫作用生成稀土夹物,消除了沿轧制方向延伸的硫化锰夹杂的有害影响。在大型连铸板坯中稀土加入量以RE/S=1.8～2.5为宜,稀土添加量过多,将会产生夹杂物聚集,使钢的性能下降。     

H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的数值模拟

以950 kg/m H型连铸坯结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度125 mm和175 mm时拉速（0.6~1.2 m/s）对结晶器内钢液传递特性的影响。结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但随着拉速的增大,结晶器内钢液流股冲击深度增大和结晶器自由表面流速增大,保护渣熔化状况有改善趋势,同时结晶器液面波动和钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势。而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,其中大颗粒夹杂物去除率降低显著,当拉速由0.6 m/min增至1.2 m/min时,100μm夹杂物的去除率由16%降至10%。该模拟条件下,20~100μm夹杂物去除率在4%~16%。     

碳含量及连铸工艺参数对宽厚板坯结晶器热流的影响

对钢厂0.07%~0.18%C钢220~320 mm×1 800~2700 mm宽厚板的连铸过程进行了一年的在线检测与统计,研究了不同碳含量的钢种的拉速(0.65~1.2 m/min),钢水过热度(13~35℃),结晶器进水温度(27~35℃)和结晶器液位(775~810 mm)等工艺参数对结晶器铜板热流的影响。结果表明,浇铸220 mm板坯的结晶器热流随拉速增加而上升,但拉速>1.05 m/min时热流不再增大;对具有包晶反应的钢种,宽面与窄面热流随钢液过热度的增加而增大,但进水温度升高,热流降低;受包晶相变收缩的影响,浇铸0.13%C钢时结晶器热流最低。     

硫化锰形态控制改善亚包晶钢高温塑性的试验研究

在连铸生产过程中,亚包晶钢板坯角部裂纹的发生率较高,严重影响连铸物流和质量。从连铸板坯窄面取样做不同温度下拉伸试验,并在实验室参照钢种成分控制高锰硫比、低锰硫比和低锰硫比下的微量镁处理,从铸锭取样制成高温拉伸样,做对比高温拉伸试验,测定试样在各个温度点的断面颈缩率,观察断口,进行金相分析,观察夹杂物形态。试验得出：该类钢种在800-860℃间出现低塑性,致铸坯在矫直过程中形成角部裂纹。钢种低塑性是由于MnS夹杂物降低了奥氏体晶界初生铁素体相的强度,通过控制MnS形态,特别是钢水经微量镁处理以后,MnS夹杂物得到细化和球化,有效改善了该钢种在该温度区间的高温塑性。该试验结果运用于宝钢连铸生产实践,有效控制了角裂的发生,实现热送。     

板坯结晶器喂稀土对30CrMnMo钢夹杂物和低温韧性的影响

在300 mm×1950 mm板坯结晶器宽面中心两侧500 mm处向30CrMnMo钢(/%:0.31C,0.48Si,1.44Mn,0.011P,0.001S,1.20Cr,0.71Mo,0.040Als)喂入0.017%RE。分析结果表明,稀土收得率95%以上,在钢中分布均匀,改变了钢中夹杂物形态,大多数夹杂呈球状,与不加RE 30CrMnMo调质钢相比,含0.017%RE30CrMnMo钢60 mm板调质后-40℃冲击功(K_(V2))由50.9~56.6 J提高至77.6~81.6 J。     

连铸机结晶器流场与温度场和夹杂物排除数理模拟

以板坯连铸机结晶器为研究对象,采用数值模拟和水模试验相结合的研究方法,模拟了两种水口浇注条件下结晶器内温度、速度场分布以及钢中夹杂物上浮排除状况.试验发现,原有水口存在上循环弱、热交换慢、保护渣融化不均匀等缺点是铸坯出现表面纵裂纹和夹杂物上浮排除困难的主要原因;而新水口增强了结晶器内上循环速度,促进了钢中夹杂物的上浮.工业大生产应用结果表明,新水口能明显地降低板坯表面纵裂纹和改善铸坯洁净度.     

管线钢冶炼过程夹杂物行为研究

对管线钢从精炼开始到轧材整个生产过程中夹杂物的行为进行了研究。采用金相、化学等各种分析手段,分析了管线钢钢水、连铸坯及热轧卷的洁净度的变化。试验结果表明：现有的生产工艺在稳态浇注时钢水的洁净度满足产品质量要求,LF精炼后钢中夹杂物的含量明显降低。钢水和稳定态铸坯没有发现大于20μm的夹杂物和聚集的夹杂物。非稳态的头坯热轧卷2m长度内氧化铝夹杂超标,主要位于铸坯的内孤表面;头坯热轧卷的夹杂物检测中发现了K2O等成分,表明开浇过程由于拉速变化引起结晶器卷渣。     

连铸喂RE丝工艺对09CuPTiRE-A铸坯及带钢质量影响的研究

介绍了鞍钢生产的09CuPTiRE-A热轧带钢的成分控制及各合金元素在该钢中的作用,阐述了连铸喂RE丝工艺及其对09CuPTiRE-A耐大气腐蚀热轧带钢连铸坯和带钢表面质量及性能的影响.介绍了该钢的生产工艺以及在现有工艺条件下的各项性能.     

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

Quality Control for Continuously Cast Slab of High Strength Weathering Steel Q450NQR1

In order to reduce the transverse corner cracks of high strength weathering steel Q450NQR1,the factors influencing transverse corner cracks on continuously cast slab,such as level fluctuation of molten steel in mold,mold taper,primary cooling,mold powder,secondary cooling,nitrogen content in steel,spray nozzle structure,processing parameters and equipment of CC,etc.,were analyzed.Based on this,a series of comprehensive countermeasures have been proposed.The operation shows by the use of key technologies,including stabilizing steel level,optimizing the mold taper,weakening the primary cooling and the secondary cooling,reforming the mold powder,and adjusting spray nozzle structure,the transverse corner cracks on continuously cast slab have been significantly reduced,and the edge cracks on hot rolled sheet have been eliminated due to the transverse corner cracks.The qualified slabs are delivered to produce weathering cold forming sectional steel,whose yield strength is greater than 450MPa.     

高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术

 能够造成冷轧薄板表面缺陷的钢中夹杂物主要是簇群状Al2O3、“Ar气泡+Al2O3”和结晶器保护渣卷入形成的大型夹杂物。在正常稳定连铸条件下,目前已能够做到对结晶器保护渣卷渣形成夹杂物加以有效控制。在各类非稳浇铸铸坯中,浇次开浇头坯的品质降低最严重,浇次尾坯中保护渣卷渣形成的夹杂物数量明显多于正常坯,炉-炉间交接坯和快换浸入式水口期间浇铸铸坯中,来源于保护渣卷入形成的夹杂物数量也多于正常坯试样。首钢京唐公司生产冷轧薄板钢类,在1.0～2.0m/min拉速范围,大型夹杂物随拉速增加呈减少趋势,对此应加以关注。研究发现,尺寸100μm以上的有害夹杂物主要存在于铸坯2mm表层内,生产“无表面缺陷”要求的汽车外板,应该采用铸坯表面清理。     

铜含量对TSCR工艺生产取向硅钢热轧织构的影响

 取向硅钢热轧板中织构梯度对发展完善的二次再结晶十分关键,通过添加Cu可以显著降低取向硅钢板坯加热温度,从而影响热轧板织构分布。本文利用X射线衍射仪,分析了实验室模拟薄板坯连铸连轧（TSCR）工艺的3种不同Cu含量的取向硅钢热轧板织构。结果表明：不同Cu含量热轧板表面到厚度1/4处均为弱的热轧织构,热轧板心部主要为{100}面织构;Cu含量约在0.4%时,热轧板次表层的{110}<001>织构比例最高,而热轧板心部的{100}<110>织构比例最低;Cu含量对热轧织构中{114}<110>和{001}<100>织构发展有显著影响。     

热轧钢板的织构

综述了热轧钢板织构的形成机制和形成特点,分析了化学成分、加热温度、终轧温度、轧制速度、轧后冷却速度以及润滑对热轧织构的影响规律,并描述了热轧织构对热轧板塑性应变比、屈服强度和韧性的影响特点,可为热轧钢板织构和性能的优化与控制提供依据。     

Production of hot-rolled sheet of specified quality by a new slab-casting technology

New methods of producing continuous-cast slab cannot be based on equilibrium crystallization of the steel at low speed. If melt is supplied to the wall layers in the mold through a pressurized submerged nozzle with eccentric outputs, the solidification rate of the steel in casting may be significantly increased. The results show that the new technology ensures improved quality in casting slabs of large cross section. When using the experimental nozzle, the width of the columnar-crystal zone is reduced and the disoriented-crystal zone is enlarged, while less axial segregation is observed. In casting by the new technology, heat transfer in the mold is increased by 10–12%. Impact tests reveal characteristics of the metal that are not evident in other tests. Structure formation of the metal in the continuous finishing group of a continuous broad-strip mill and subsequent strip cooling are studied by physical modeling. Tapered low-carbon steel samples taken from slab cooled on the intermediate roller conveyer of the broad-strip mill are rolled in one and two passes on a tworoller high-speed laboratory mill with a bypass unit. The rolling processes are geometrically and kinematically similar. After a fixed holding time in air, the rolled samples are set on one edge by means of a special device for partial quenching in coolant solution. Gradations of reduction are produced over the length of the sample, and gradations of cooling rate are produced over the width. The results of physical modeling illustrate the structure formation in low-carbon steel on rolling and accelerated strip cooling on a continuous broad-strip mill. Using these results and the Hall–Petch equation, specified structure and yield point of the final hotrolled sheet may be ensured. By eliminating the additional slab heating before rolling and improving the product quality, considerable economic benefit may be ensured.     

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃7 min和1100℃10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。     

CSP板卷及冷轧镀锌板表面缺陷分析

为研究CSP及其后续产品的表面质量,对马钢CSP、冷轧和镀锌生产线投产以来出现的主要表面缺陷进行分析,研究结果表明:夹杂类缺陷、边裂和氧化铁皮压入是热轧板卷的主要缺陷,这些缺陷将不同程度地遗传到后续产品.产生表面缺陷的主要原因有钢水质量、连铸和轧制工艺、除鳞工艺和后续设备自身状况等,分析认为提高钢水和连铸坯质量是消除热轧板卷和后续产品表面缺陷的关键.