倒角连铸坯角部纵向裂纹形成机制及控制

 倒角结晶器是控制板坯角部横向裂纹的有效方法之一,但角部纵向裂纹是倒角连铸坯易发的缺陷,这成为了倒角结晶器大规模应用的最大障碍。通过研究倒角结晶器生产工艺参数、设备精度以及喷嘴堵塞等因素对倒角连铸坯角部纵向裂纹的影响,确定了角部纵向裂纹发生的机制。研究表明,倒角结晶器窄面锥度不合理、0段和1段连接偏差以及喷嘴堵塞等是角部纵向裂纹产生的主要原因。通过采取有效措施,可以将倒角连铸坯角部纵向裂纹发生率降低到0.6%以下,使得倒角结晶器实现大规模的工业应用。     

板坯连铸倒角结晶器的开发与应用

 为减少连铸板坯角部横裂纹,在分析连铸坯角部横裂纹形成机制的基础上,提出了通过倒角结晶器减少角部横裂纹,以改变连铸板坯角部的二维传热,提高矫直时连铸坯的角部温度。数值模拟计算的结果表明,相对于直角连铸坯,倒角连铸坯在矫直区连铸坯角部温度明显提高,消除了角部Z向应力和应变集中。工业生产数据表明,采用倒角结晶器后,矫直区连铸坯角部温度从810~855℃提高到901~932℃,有效避开了钢的高温脆性区,连铸坯角部横裂纹发生率从10.6%稳定控制到1.6%以下,显著减少了连铸坯角部横裂纹。目前倒角结晶器稳定应用于首秦,所生产钢种涵盖了普碳钢、低合金钢、低碳钢和中碳含铌钢等。     

板坯连铸倒角结晶器的开发与试验应用置

针对某钢厂板坯连铸铸坯常出现角部横裂纹缺陷,建立了全面考虑保护渣和气隙对传热影响的结晶器与铸坯二维瞬态热力耦合有限元模型,研究了窄面铜板在不同倒角结构下铸坯的凝固收缩行为,分析了铸坯在结晶器内的温度和应力分布情况。数值模拟结果表明结晶器窄面铜板倒角过大或过小,都不利于铸坯温度的均匀分布;对断面厚度为220mm的铸坯,窄面铜板采用20mm~25mm×30°~45°倒角时,铸坯表面温度分布最均匀,各应力指数分布较合理。根据模拟结果开发了25mm×30°和25mm×45°两套倒角结晶器并上线试验,试验结果表明倒角结晶器能较好的控制铸坯角部横裂纹,特别是对于含硼等微合金元素裂纹敏感钢种,通过抛光、低倍和酸洗样观察,未发现角部横裂纹。     

鞍钢连铸倒角结晶器的应用实践

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂含磷、铌铸坯角部横裂纹严重的问题,采用了倒角结晶器技术,优化了足辊结构,调整了结晶器窄侧冷却水流量,提高了锥度值。结果表明,铸坯在连铸矫直区角部温度可以提高100℃以上,角部横裂纹发生率降低了95%。     

连铸结晶器内大方坯的热力耦合分析

针对攀钢大方坯连铸机投产初期铸坯表面角部纵裂缺陷,建立了大方坯连铸结晶器内铜板与铸坯问的热力耦合模型,应用模型分析了大方坯连铸结晶器内的传热过程和坯壳的应力分布.在传热模型中,以稳态模型分析结晶器的传热过程,以瞬态模型分析铸坯的传热过程;在力学模型中,考虑铸坯和结晶器的接触边界以处理结晶器角部的气隙,以热弹塑性模型分析铸坯的变形和应力场.2种结构的连铸结晶器中大方坯温度场和应力场计算结果表明,结晶器倒角从25 mm×45°变为12 mm×45°时,可改善铸坯角部的传热条件,降低凝固坯壳角部温度,增加凝固坯壳厚度,有利于减轻和防止铸坯角部裂纹.     

板坯连铸结晶器倒角结构和锥度研究

针对板坯连铸铸坯常出现角部横裂纹缺陷,建立了板坯连铸结晶器与铸坯二维瞬态热力耦合有限元模型,研究了板坯结晶器窄面铜板在不同倒角结构和不同锥度情况下铸坯的凝固收缩行为,计算了铸坯在结晶器内的温度和应力分布情况。模型较全面地考虑了保护渣和气隙对传热的影响。数值模拟结果表明：结晶器窄面铜板倒角过大或过小,都不利于铸坯温度的均匀分布;对断面厚度为230mm的铸坯,窄面铜板采用20mm～25mm ×45°;倒角及抛物线锥度时,铸坯表面温度分布最均匀,最大平面主应力分布较合理,角部出现横裂纹的可能性会大大降低。     

45#板边部裂纹的分析与控制

边部裂纹是中厚板常见的表面缺陷之一.通过铸坯钻孔、倒角、翻面轧制及金相分析,确定了连铸坯边角部表面微裂纹是边裂产生的主要原因.通过减弱结晶器冷却,控制结晶器锥度,避免高温浇注,优化二次冷却,保持铸机状况良好,改善铸坯角部的表面质量,45#板边部裂纹得到有效控制.     

板坯角横裂成因及控制措施

针对微合金化钢角部横裂纹缺陷,从连铸工艺角度分析了板坯角横裂的形成原因,提出了微合金化钢角部横裂纹缺陷的控制措施。通过优化二次冷却强度、稳定结晶器液面、提高铸机精度、调整二冷喷嘴宽度、采用倒角结晶器及控制钢液增氮等措施,提高了铸坯表面质量,板坯角部横裂纹得到了有效改善,缺陷发生率由24%降低至2%。     

倒角结构对连铸坯角部温度的影响及角横裂控制工业试验

以控制铌、钛微合金化钢板坯角部横裂纹为目标,在马鞍山钢铁股份有限公司板坯连铸机上开发并应用倒角结晶器技术。建立三维稳态传热模型,采用数值模拟的方法研究了倒角结构对连铸坯角部温度的影响,通过工业试验对比分析了不同角部形状板坯角部横裂纹的控制效果。数值模拟结果表明:铸坯角部由直角变为钝角后,角部温度明显提高;距弯月面900mm处,角部温度由788℃提高到1 091℃以上,铸坯宽面角部的角度分别为120°,125°,127°时,其角部温度依次为1 091,1 128,1 110℃,相应地铸坯窄面角部的温度依次为1 254,1 240,1 209℃。工业试验结果表明:采用倒角结晶器和二冷弱冷工艺后,角部横裂纹得到了有效控制,铸坯宽面角部的角度为125°时,角部横裂纹发生比例最低,铸坯质量满足热送直轧要求。     

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。     

微合金化钢连铸坯角部横裂纹形成机制

为研究微合金钢连铸坯角部横裂纹缺陷形成机制问题,从理论上研究了连铸过程第二相粒子的析出行为,并在板坯连铸生产中进行"卧坯"试验。研究结果表明:X65管线钢中碳氮化钛、碳氮化铌、氮化铝的开始析出温度分别为1 508、1 123、1 165℃,析出峰值温度分别为1 360、870和840℃;"卧坯"试验发现结晶器内及垂直段无裂纹,在距弯月面3 270mm处,即对应于弯曲开始后710mm开始出现多处外弧横裂纹,而弧形段内无内弧裂纹,在弯曲段铸坯角部温度处于钢的第Ⅲ脆性区,同时外弧受拉应力,这是造成外弧角横裂产生的主要原因。     

微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测，以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟，开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明，传统板坯连铸工艺下，窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩，致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成，大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热，引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下，奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器，坯壳角部于其内高效传热，凝固全程冷却速度大于5℃/s，弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时，基于窄面足辊超强冷新控冷结构，对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变，铸坯角部晶粒显著超细化，高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。     

低碱度高结晶率连铸保护渣的研究与应用

针对攀钢连铸 Q2 35 G等包晶钢生产中出现的铸坯表面裂纹问题 ,在调查分析裂纹特征及其产生原因的基础上 ,发现保护渣传热过强和保护渣流入不均是诱发角横裂产生的主要原因。通过对保护渣结晶特性的研究 ,开发出了低碱度 (Ca O/ Si O2 <1.0 )、高结晶率的新型包晶钢用连铸保护渣。工业试验表明 ,研制的保护渣具有良好的使用效果 ,所浇铸坯表面质量优良 ,铸坯裂纹较少 ,表面角横裂发生率降低到 4 .19% ,纵裂发生率为 3.4 2 % ,且保护渣润滑作用良好 ,未发生漏钢事故。     

Effect of temperature field and cooling rate along casting direction on surface transverse cracks of microalloyed steel

The temperature field and cooling rate especially for surface center and corner, which located at 0-5mm under the slab surface were calculated along the casting direction based on the two- dimensional heat transfer and solidification model of slab continuous casting, combined with the actual casting process conditions. The results show that the temperature of slab drops rapidly from liquidus temperature to 1200-900?? in the mold, and then drops slowly in the secondary cooling zone with the corner 200?? about lower than the surface center. As to the cooling rate, for 0-5mm layer under surface, it is up to 40??/s in the mold with the average cooling rate about 10??/s. For the secondary cooling zone, it is about 3-6??/s in the foot zone, and then drops to a steady value about 0. 1-0. 5??/s. The results can be used to optimize the continuous casting process and provide the basis for the control of the surface and corner transverse cracking of continuous casting slabs based on the solidification and phase transformation principles.     

X80连铸板坯角部裂纹的生产实践与分析

针对本厂生产以X80管线钢为代表的低合金高强度钢时,连铸坯易产生角部横裂的问题,本文通过射钉试验、红外测温的方法,以试验结果为依据对邯钢900-2150mm板坯连铸机冷却特性进行分析讨论,结合连铸X80生产实践和测量数据,从拉速、铸坯表面温度、比水量等方面讨论了影响X80连铸板坯角部裂纹产生的因素,结合实验结果提出了优化比水量和拉速的具体措施。     

梁板钢板坯角部横裂纹控制技术的研究

针对攀钢V和V-Nb微合金化低碳梁板钢200 mm连铸坯出现角部横裂纹缺陷,通过综合优化连铸工艺参数-将结晶器铸坯窄宽面热流比由原先的0.90～1.10降至0.75～0.85,保护渣的粘度由0.20 Pa • s降至0.16 Pa • s,稳定连铸拉速和连铸机工况条件,使铸坯角部横裂纹缺陷得到了明显改善,并消除了由此引起的热轧饭卷表面线纹和起皮缺陷,因梁板钢热轧板卷表面缺陷引起的降级改判率由30%降至0。     

连铸连轧卷板边部线状缺陷的形成机制

边部线状缺陷是热轧卷板最为常见的缺陷之一,与连铸坯缺陷、轧制工艺与装备等因素有关,难以判定产生的关键工序,严重影响了热轧卷板表面质量的有效控制.为了探明其形成机制,采用扫描电镜、金相显微镜及酸洗等手段表征了某公司Q355、Q235钢热轧板的典型线状缺陷及铸坯边角部裂纹特征,结果表明:线状缺陷表面及横截面上均含有Ca、S...     

Q355R连铸坯表面微裂纹研究

裂纹是影响连铸坯质量的主要缺陷,其成因和影响因素复杂众多.针对Q355R连铸坯表面微裂纹,在铸坯典型裂纹处采用金相观察、扫描电镜、能谱进行表征,进一步分析其形成机制,进而对连铸工艺进行优化改进.结果表明,铸坯表面的微小裂纹,其形貌不同于传统的网状星形裂纹和横裂纹,裂纹端主要为钝口且无延伸端,个别裂纹上端存在微裂纹细线,...