船板钢铸坯中大型夹杂物的分析

为了解船板钢铸坯中夹杂物含量、尺寸及来源,采用大样电解法提取B、D船板钢铸坯中的大型夹杂物,利用扫描电镜和能谱仪对夹杂物的形貌和组成进行分析,并对尺寸大于50 μm的夹杂物的来源进行了分析。试验结果表明,在铸坯宽度1/4处夹杂物含量最高。铸坯中尺寸大于50 μm的大型夹杂物主要来源于浇铸过程的卷渣,其余为LF精炼过程对钢中夹杂物进行钙处理的产物、浸入式水口及耐火材料侵蚀产物、钢液二次氧化产物。     

厚规格X80管线钢轧制过程中夹杂物演变行为的研究

采用金相显微镜对X80管线钢轧制前后的夹杂物进行了评级和数量统计,用扫描电子显微镜检测了轧制前后夹杂物形态变化,并用能谱分析仪(EDS)分析了夹杂物化学成分。结果表明:铸坯中主要为小尺寸球形夹杂物。铸坯轧制后,D类夹杂物细系的级别值变大,而D类夹杂物的粗系和DS类夹杂物的级别均降低;铸坯试样和钢板试样的1/4位置,夹杂物级别都比较高,在1/2位置,夹杂物级别都比较低;轧制后,小尺寸(3μm)夹杂物的数量增加,大尺寸夹杂物的数量减小。X80管线钢中的夹杂物多为Ca、Mg、Al、O、S等元素组成的硫化物-氧化物复相夹杂,不同类型的夹杂物在不同轧制过程中变形行为不相同。     

IF钢板坯表层大尺寸夹杂物的三维分布

IF钢铸坯表层大尺寸夹杂物分布对冷轧钢板表面质量有较大影响。采用ASPEX自动检测法与逐层刨削法研究了IF钢铸坯表层20 mm内中100 μm以上夹杂物的三维分布。铸坯表层20 mm内夹杂物共分成3类,气泡、氧化铝+气泡、块状氧化铝,数量比例分别为72%、26%和2%。结合水模型研究了结晶器内大尺寸夹杂物被凝固坯壳捕获行为,结果表明,在现有浇铸工况下结晶器内大尺寸夹杂物主要集中在上回流涡心处与浸入式水口下部等结晶器“死区”位置。消除结晶器内死区有助于减少铸坯表层大尺寸夹杂物,提高轧板表面质量。     

控流装置对四流中间包钢水洁净度的影响

为了研究控流装置对中间包钢水洁净度的影响,采用数值模拟和工业试验验证结合的方法对钢厂方坯连铸中间包进行优化。通过在原型中间包基础上增加U型挡墙,使得响应时间增加5 s,峰值时间增加371 s,改善了钢液在中间包内的短路流现象;平均停留时间增加53 s,死区体积分数减小4.1%,活塞区体积分数增加17.3%,改善了夹杂物上浮的条件;各流一致性水平也得到了提高。工业试验结果表明,在受钢区与浇注区之间增加U型挡墙,使得中间包钢液中夹杂物去除率增加了29.05%,中间包各个区域夹杂物最大尺寸最大可减小26 μm,铸坯上夹杂物去除率增加38.42%,铸坯上夹杂物最大尺寸降至16 μm以下。在中间包中使用U型挡墙,提高了钢水的洁净度以及铸坯实物的质量。     

2205双相不锈钢铸坯皮下夹杂物含量探讨

采用金相显微镜(OM)夹杂物自动图像分析软件统计了 2205双相不锈钢铸坯皮下3 mm位置处夹杂物数量和分布,并用扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)分析了夹杂物形貌和成分.结果表明:2205双相不锈钢铸坯中的夹杂物大小以5～15 μm为主,沿着铸坯宽度方向由表层到1/4位置夹杂物数量有增加的趋势;铸坯中的夹杂物...     

电磁制动对SPHC钢连铸坯中夹杂物的影响

利用金相显微镜、扫描电镜及能谱等手段,对SPHC钢连铸坯在浇注过程中使用电磁制动技术对夹杂物的影响进行研究。结果表明:采用电磁制动技术后,在铸坯宽度方向上,边部夹杂物个数约为心部夹杂物个数的2.00倍、约为距边部1/4铸坯宽度处夹杂物个数的2.08倍。在铸坯厚度方向上,夹杂物数量随位置变化趋势与未加电磁制动是大致相同,仅在距上边部1/4铸坯厚度处夹杂物数量明显降低。从夹杂物总个数角度分析,加电磁制动后铸坯夹杂物总个数略有降低。夹杂物的尺寸均为小于20μm,其形状为圆形、方形、少量三角形和不规则多边形。夹杂物主要类型为Al2O3、铝酸镁类、碳化硅类等。电磁制动对夹杂物的形貌和组成没有明显影响。     

非稳态浇铸条件下IF钢铸坯中大型夹杂物分析

应用了大样电解、扫描电镜、能谱分析等方法,研究了转炉—RH—连铸工序生产IF钢的头坯、交接坯、尾坯中大型夹杂物的质量分数、粒径、来源,并与正常坯进行了对比。结果表明：非稳态浇铸条件下,头坯的大型夹杂物质量分数最高,平均质量分数是正常坯的3.15倍,其次是交接坯和尾坯,平均质量分数均高于正常坯。本次试验只有头坯和尾坯中发现大于300 μm的大型夹杂物,且在头坯中质量分数最高,质量分数为7.47×10－7。交接坯中大于80 μm粒径的夹杂物高于正常坯,而正常坯中则以小于80 μm的夹杂物为主。头坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣、耐火材料、中间包渣、引流砂;交接坯和尾坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣、中间包渣;正常坯中大型夹杂物的来源主要是水口结瘤以及结晶器卷渣。     

含钛微合金钢凝固过程中TiN的析出行为分析

分别从热力学和动力学方面研究了低碳含钛微合金钢凝固过程选分结晶对TiN夹杂物析出的影响。热力学分析表明,液相线温度以上不会有TiN析出;由于凝固过程凝固前沿Ti、N元素富集,凝固分数达到0.377时,凝固前沿固相中开始析出TiN;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均有TiN析出。动力学分析表明,随着冷却速度的降低,凝固过程TiN夹杂物的尺寸显著增加,当冷速高于50 K/s时,TiN的理论半径为5.5 μm,当冷速低于5 K/s时,TiN的理论半径在17.5 μm以上;固相中析出的TiN为纳米级别。铸坯中TiN析出物主要尺寸为1~5 μm,且大尺寸夹杂主要在铸坯厚度方向的1/4处和中心处析出,这表明铸坯中的大尺寸夹杂物是在凝固过程中析出的。     

转炉-连铸工序生产低碳铝镇静钢中夹杂物的研究

采用添加示踪剂的方法对转炉-CAS-连铸工艺生产低碳铝镇静钢中的夹杂物进行了研究,结果表明:出钢或CAS精炼过程中炉渣与钢液作用生成的夹杂物,尺寸在30 μm以下的夹杂物很难从钢液中完全上浮排出.铸坯中的主要夹杂物为来源于钢包渣与钢液作用生成的球状夹杂物、块状Al 2O 3夹杂物.连铸坯中的全氧含量在(38～53)×10 -6之间,夹杂物的含量在 2.3 mg/kg左右,表明该工艺可以生产较高纯净度的低碳铝镇静钢坯.     

内置式结晶器电磁搅拌对60钢小方坯夹杂物的影响

为了60钢小方坯中夹杂物,采用电磁搅拌电流为0、150 A、250 A,频率为3 Hz工艺参数,进行非金属夹杂物出现频率对比和夹杂物的能谱分析比较。结果表明,采用内置式结晶器电磁搅拌后,60钢夹杂物得到了控制。随着搅拌强度增加,60钢中的夹杂物≥1.0级的基本消除,夹杂物≥0.5级的由原来的33.33%下降到8.47%。在浇注过程中随钢流带入的非金属夹杂物,如脱氧产物、耐火材料的冲刷、水口结瘤的冲刷等,经电磁搅拌后大部分可以被排出,证明电磁搅拌消失夹杂物效果明显。     

不锈钢连铸中间包内夹杂物去除行为数值模拟

针对中间包连铸过程中夹杂物的存在易导致铸坯出现质量缺陷的问题,以不锈钢连铸中间包为研究对象,通过数值模拟方法研究了控流装置、夹杂物密度以及夹杂物尺寸等参数对中间包内夹杂物去除行为的影响规律。研究结果表明,在设置堰坝和湍流控制器中间包内,密度为2 700 kg/m3,粒径为5 μm的夹杂物去除率为63.32%,而150 μm的大尺寸夹杂物去除率可达到89.04%。当夹杂物粒径为10~50 μm,密度为2 700~4 500 kg/m3时,夹杂物密度对夹杂物去除率影响较小。无控流装置中间包时,夹杂物在顶渣层呈以中心纵截面对称的分布;设置堰坝中间包时,挡渣堰坝两侧出现了70 μm以上夹杂物密集区;设置堰坝组合湍流控制器中间包时,夹杂物主要被限制在中间包第一腔室自由液面,研究结果对于进一步发挥不锈钢连铸过程中的中间包冶金功能具有指导意义。     

汽车齿轮钢8620RH连铸坯中夹杂物研究

利用扫面电镜分析汽车齿轮钢8620RH连铸坯中氧化物夹杂的形貌和化学成分,结合具体的生产工艺,确定直径尺寸不小于25 μm的球状夹杂物是导致圆材B类夹杂物超标的主要原因,且此类夹杂物来源于炉渣。从提高精炼过程夹杂物去除效果和防止非稳态连铸过程卷渣,提高中包去除夹杂物能力等方面制定改善措施。     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

高等级汽车板中间包冶金技术

高端汽车外板在后续轧制或冲压过程中发生夹杂缺陷的比例较高,为了进一步提高中间包冶金的效果,研究了中间包开孔挡墙对正常浇铸过程中夹杂物去除的影响。为了保证钢液洁净度一致,在中间包内一侧采用了不带孔的挡墙,另一侧采用了开孔型挡墙,浇铸过程中同时取中间包钢水及铸坯试样,并采用Aspex夹杂物自动扫描电镜进行分析。结果表明,正常浇铸时无孔挡坝有利于夹杂物在中间包内的上浮去除,有孔挡坝中间包内钢液流场存在短路流,钢液在中间包内停留时间短,夹杂物来不及上浮,随钢液进入到结晶器和铸坯中。因此,采用无孔挡坝中间包浇铸的钢液洁净度优于开孔挡坝中间包浇铸的钢液。     

大方坯六流中间包少流浇注时钢液的流动行为

在连铸过程中,由于钢水不足或设备故障,为适应生产节奏,关闭多流中间包单个或多个水口是常见操作。然而,水口的关闭会导致中间包流场发生变化,并进一步影响到中间包内夹杂物的去除效率。为此,针对某钢厂重轨钢用大方坯六流中间包,应用数值模拟的研究方法对关闭不同单个水口时中间包内的钢液流动行为以及夹杂物去除情况进行了研究,得出了最佳关停水口方案,为中间包水口关停的选择提供了必要依据。研究结果表明,当中间包关掉任意一流浇注时,中间包内的死区体积均会略微上升;关闭第一流对于中间包内夹杂物的去除的影响最小,此时10、30、50、70、90 μm的夹杂物去除率分别由正常浇注时的12.4%、39.1%、74.2%、93.3%、95.6%变为14.7%、36.4%、76.4%、85.3%、93.8%。     

过滤控流中间包流场及夹杂物去除的数值模拟

以60 t板坯连铸中间包为研究对象,采用雷诺平均方程、组分输送以及离散相模型分别计算了高拉速下中间包内钢液流场特征演变以及夹杂物运动轨迹和去除率。结果表明,采用多孔过滤控流装置后,10 μm的小夹杂物去除率提升了10%以上。与45°倾角过滤器中间包相比,55°倾角过滤器中间包的夹杂物去除率增加约5.3%,其顶部孔为水平方向,减小了卷渣与钢液裸露的风险。通过RTD曲线获得多孔过滤控流中间包的钢液停留时间缩短了30~50 s、死区体积比增加0.03%,但夹杂物去除率明显提高。因此,采用停留时间、死区体积比等宏观流场特征参数评估中间包内夹杂物去除效率的方法已不适应过滤控流装置中间包的开发研究,宜采用速度云图、夹杂物运动轨迹等微观分析方法评估其冶金效果。     

气幕挡墙对中间包流场和夹杂物去除的影响

为了减轻高钛含量下钢水连铸过程夹杂物产生的不利影响,建立了中间包流场、夹杂物运动及去除模型,考虑了气泡对夹杂物的吸附,重点研究了气幕挡墙及其安装位置对流场和夹杂物的影响。结果表明,小粒径颗粒在钢水带动下跟随性好,且自身浮力小,在无吹气情况下,1～10μm粒径的夹杂物去除率较低。当吹气流量为5 L/min时,Al₂O₃和TiN夹杂物的去除率均明显提高,在粒径范围1～10μm内,Al₂O₃的去除率为21.7%～34.6%,TiN的去除率为22.7%～33.14%。当气幕挡墙位于湍流抑制器和上挡墙之间时,由于钢液形成的回流速度大,夹杂物和气泡碰撞的概率增加,进而被气泡捕获的概率增加,更有利于夹杂物的去除。本研究为高钛钢连铸过程夹杂物去除提供了理论指导。     

提高奥氏体不锈钢板坯质量连铸工艺实践

通过优化连铸过程中的结晶器铜板使用方法,实现完全消除由于结晶器铜板引起板坯表面裂纹,同时结晶器铜板镀层的过钢量从2万t提高到6万t;为有效去除板坯中大颗粒夹杂物,改进中间包流场设计,保留稳流器,取消挡墙和挡坝,使得钢水的运动轨迹和停留时间发生变化,从而显著降低板坯中10 μm以上大颗粒夹杂物的数量、并能将夹杂物的最大尺寸控制在20 μm以内;通过上述工艺实践,实现大幅提高奥氏体不锈钢板坯质量。