异型坯铸机设备特点和连铸生产关键技术

近些年,中冶连铸与西门子-奥钢联合作设计了多台异型坯铸机,积累了丰富的异型坯铸机设计、制造和异型坯连铸生产经验。本文总结出了异型坯铸机的设备特点和异型坯连铸生产的关键工艺技术。     

异型坯铸坯缺陷分析

就异型坯铸坯质量较板坯和方坯常规坯型容易出现缺陷的现象,从异型坯连铸设备和异型坯连铸工艺特点方面分析了原因,并总结了解决异型坯相应铸坯缺陷的方向,最后提出在异型坯连铸设计工程中需重点考虑的事项。     

异型坯中大型夹杂物分析

在异型坯横截面不同区域取样,采用大样电解、扫描电镜结合能谱分析对莱钢异型坯中大型夹杂物的特征、数量、形状、成份、分布和尺寸等进行了分析;结合LF精炼前后和铸坯中氧、氮变化,对莱钢异型坯清洁度和夹杂物来源进行分析;结果表明异型坯生产采用半敞开式浇铸,二次氧化严重,大型夹杂物主要为MnO-SiO2-Al2O3系夹杂,熔点较低;加上浸入水口为直孔水口,结晶器横截面窄小,异型坯比表面积较大,凝固速度较快等原因,异型坯中大型夹杂数量明显偏高;并且大型夹杂在内弧R角及腹板部分数量较多。连铸生产中,异型坯内弧R角及腹板部位坯壳应力较高,数量较多的大型夹杂物在此聚集,对裂纹形成有促进作用。     

H型钢异型坯连铸结晶器内气隙分布研究

H型钢异型坯在连铸过程中容易出现表面裂纹,设计准确的结晶器锥度可有效减少裂纹的发生。为了分析异型坯连铸结晶器锥度问题,建立了异型坯连铸结晶器内热力耦合模型,使用多载荷步法求解实现铸坯应力遗传行为,描述了结晶器内铸坯各个面气隙的生长历程。研究结果表明:异型坯腹板、R角未产生收缩,翼缘端面、窄面会在结晶器内产生气隙,最大分别为0.96 mm、0.65 mm。可为研究H型钢异型坯结晶器内收缩特性、锥度设计提供可靠的理论和生产依据。     

异型坯连铸二次冷却配水策略

针对某钢厂的矩形坯-异型坯兼用连铸机,以异型坯二次冷却配水为研究对象,重点分析了异型坯的比水量、二冷区各区配水比例、内外弧度及窄面水量配比的影响因素及确定方法,通过对比分析水量的4个影响因素:钢种、比表面积、连铸机结构和拉速,修正了传统的各区配水比例公式,为异型坯连铸二次冷却制度的确定提供了依据。     

马钢小断面异型坯表面纵裂纹的控制

表面纵裂纹是异型坯最常见的质量缺陷。以马钢小断面异型坯为研究对象,统计了2019年的生产数据,研究了保护渣黏度、钢水化学成分和保护浇铸对铸坯表面纵裂纹的影响,为现场生产高质量的异型坯提供了参考。结果表明,高黏度保护渣和较洁净的钢水可有效减少铸坯表面裂纹的产生。     

重异型板坯兼容铸机开发及应用

通过对异型坯和板坯的凝固特点分析,确定了兼容性铸机的机型。采用ANSYS软件,结合自主开发的温度场计算软件,分析了铸机不同部位异型坯的温度、应力分布和鼓肚状态等,开发了一套完整的重型异型板坯兼容铸机,包括结晶器、夹持段、二冷、拉矫机等关键技术。结果表明,采用该机生产的异型坯、板坯质量良好。     

H型钢异型坯连铸结晶器内凝固行为的研究

为了研究H型钢异型坯在连铸结晶器内的凝固特性,应用ANSYS有限元软件建立了异型坯连铸结晶器内温度场和应力场耦合模型。运用多载荷步法进行求解实现铸坯的应力遗传行为,描述和分析了凝固坯壳的温度场分布、坯壳生长历程及应力应变变化规律。为分析和解决H型钢异型坯结晶器设计、优化相关工艺和结构参数提供理论依据。     

异型坯连铸结晶器水口优化的水模研究

采用水力学试验的方法,对异型坯结晶器内的流场进行研究.针对异型坯的特点,试验过程中设计了三种形状的水口,分析不同水口结构尺寸、插入深度等参数对流场的影响,确定了合理的水口参数.     

异型坯连铸机二冷段框架的加工研制

<异型坯连铸二冷段研制>是国家九五重大科技攻关项目中一项子专题,二冷段框架为其中的关键部件,较之以往连铸机框架技术更先进,结构独特,型面复杂,制造难度更大,通过研制,成功地掌握了异型坯二冷段框架加工的关键技术,为异型坯连铸机国产化生产奠定了坚定的技术基础.     

热连轧带钢调宽技术研究进展

市场对带钢产品需求的多样化要求热连轧生产过程中对板坯进行在线调宽以实现连铸与连轧之间板坯宽度上的衔接。按照轧制过程调宽技术的发展历程,分别就大立辊调宽以及定宽机调宽技术从应用、结构组成、调宽方法、调宽原理、性能特点等角度进行了分析,并重点分析了这些调宽技术在结构改造及板形控制等方面的研究进展情况。     

SP大侧压变形后板坯形状的研究

文章采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了SP(Sizing Press)侧压调宽过程中板坯的变形规律、SP侧压变形后板坯形状的特征、不对称变形条件和侧压量对板坯尾部翘曲的影响规律以及板坯形状对后续水平轧制后轧件板形的影响。研究结果表明,SP侧压变形过程中,板坯的变形是不均匀的。侧压后板坯的形状具有板坯头尾呈鱼尾形;横截面呈狗骨状;板坯宽度呈周期性变化,侧面形成压痕,板坯侧面厚度也相应呈周期性变化;垂直方向的不对称变形条件容易造成板坯尾部翘曲;产生尾部翘曲的板坯经过水平道次轧制后,会造成尾部宽度增加;SP侧压后板坯的宽度波动会引起水平轧制后轧件的宽度波动等特征。     

A comparative study of slab deformation under heavy width reduction by sizing press and vertical rolling using FE analysis

A detailed comparison between the quality of slabs formed by sizing press and vertical rolling mill is presented. ABAQUS/explicit commercial finite element software with elasto-viscoplastic constitutive model for material is used to study the geometric characteristics and deformation pattern during width reduction in these processes. Finite element models developed for both sizing press and vertical rolling processes are validated by comparing their results with experimental data available in literature. Parametric studies are performed using validated finite element models for sizing press mill to determine the effect of input process parameters such as initial slab width and thickness, width reduction and transfer pitch on the process outputs such as dogbone formation, head and end fishtail profiles, width necking at the leading end of the slab and slab edge quality. Similarly, developed finite element models for vertical rolling are used to investigate the effects of different input parameters on the slab deformation after passing through a vertical rolling stand with the aim of comparing the two width reduction processes. According to the results, benefits and drawbacks of each width reduction method are discussed. The enhancing effect of subsequent horizontal rolling after sizing press and vertical rolling processes on the final slab thickness is also presented.     

Deformation behavior of a slab with width reduction in a hot mill

The deformation of a slab with various width reductions has been investigated using a rigid-plastic finite-element analysis. A commercial finite-element code was used to analyze a dog-bone profile, mean thickness, length of slab, and longitudinal width profile after edging and horizontal rolling. The deformation behavior of a slab in a heavy edger mill was also compared with deformation in a sizing press. It was found that the sizing press followed by horizontal rolling is more efficient in width reduction than deformation by a heavy edger mill followed by horizontal rolling. The finite-element analysis results for the deformation of a slab also show reasonable agreement with measurements from an actual mill test, and from physical modeling experiments.     

热轧定宽机减宽过程对板坯质量的影响

定宽机是热轧带钢生产线的重要设备,其作用是增大热轧工序板坯减宽量,从而采用相同宽度的板坯可以生产不同宽度的产品,提高连铸工序生产效率。在定宽过程中,板坯会产生镰刀弯、头部翘曲、头尾失宽、起拱等质量缺陷,影响后续轧制过程的稳定性。通过采用DEFORM 3D平台进行有限元模型仿真计算,确定了保持板形质量良好条件下的最大减宽量,研究了定宽工艺对头尾失宽量和定宽机设备参数对板坯锻后形状的影响规律。将研究结果应用于生产,避免了减宽过程中板坯缺陷的产生。     

带钢精轧阶段高精度宽度控制策略

出于节能考虑,带钢热连轧工艺增加中间坯的厚度,提高精轧开轧温度,降低粗轧和精轧总能耗。由于增加了中间坯厚度,精轧过程产生宽展,热连轧机精轧机组采用了两个立辊机架的设计方案。针对此种设备布置,以高精度的宽度控制为目标,提出了一种宽度自动控制策略,包括两个立辊的速度、辊缝的过程设定以及自学习算法。现场应用效果表明：该控制策略保证了穿带和轧制过程的稳定性,宽度精度高,宽度偏差控制在3 mm之内的达到95%以上。     

中厚板宽度精度控制技术

分析了中厚板轧制过程中宽度控制的特点,针对某中厚板生产线钢板宽度控制精度低的问题,通过改造测宽仪,优化转钢方式,增设板坯尺寸偏差与ZPC的换算程序,以及投入使用粗轧机后测厚仪,钢板宽度控制精度得到较大提高。     

板坯大侧压调宽工艺

在实验研究的基础上，分析了板坯侧压时的变形，并制定出侧调压宽工艺。     

热连轧带钢头尾鱼尾形状模拟控制研究与应用

针对某钢厂1500热连轧机组粗轧区轧制过程的工艺特点,利用ANSYS/LS-DYNA建立了立辊/水平辊轧制的三维弹塑性有限元模型。研究了带钢在不同的立辊侧压量、水平辊压下量、板坯的原始宽度和厚度对轧后中间坯头部和尾部形状变化规律的影响,建立控制头尾形状的短行程控制曲线模型用来改善头尾形状。通过现场实际应用可以看出,此短行程控制模型能够有效的减少头尾失宽及鱼尾长度,从而减小头尾切损量,提高成材率。     

带钢头尾宽度超差原因及对策

造成武钢热轧厂带钢宽度精度偏差的主要原因是粗轧机组的头尾失宽现象，而头尾失宽的主要原因是板坯在立辊中的变形特点，头尾与中间部分的温度差及初轧坯料的缺陷所致。改善工艺和设备可以减少失宽现象。根本措施是采用调宽压力机。