连铸方坯中心线凝固行为波动现象及变化规律

连铸坯中心线区域钢液的凝固行为与中心偏析缺陷的形成及控制密切相关。基于中碳钢连铸方坯纵断面的实际凝固组织,以中心偏析点内部二次枝晶间距计算局部冷却速率,揭示了铸坯中心线局部冷却速率的波动特征。结合连铸三维凝固模型,研究了铸坯中心线固相率波动引起局部冷却速率波动并最终影响铸坯中心组织和性能的均匀性的机理;对不同工况铸坯中心线固相率和局部冷却速率波动的周期性进行了分析对比,提出了连铸坯凝固终点位置的周期性波动机理并得到了不同拉速下凝固终点波动距离的判断方程,对于所选连铸方坯,凝固终点波动距离为25.0～27.5 mm;在此基础之上,研究了拉速对中心线固相率波动程度的影响规律,并分析了凝固终点波动距离变化对末端电磁搅拌(final electromagnetic stirring, F-EMS)和轻压下(mechanical soft reduction, MSR)作用均匀性的影响。结果表明,拉速由1.8 m/min提高至2.4 m/min后,虽然液相穴长度增加可能增加整体偏析程度,但铸坯中心线固相率波动程度降低了20%,这有利于减轻中心线偏析沿拉坯方向的波动性,提高铸坯中心质量的均匀性。并...     

M-EMS 对中碳钢连铸方坯碳偏析的影响

180 mm×180 nm 方坯结晶器电磁搅拌电流强度对中碳钢铸坯碳偏析及显微凝固组织的研究结果表明:结晶器电磁搅拌电流强度增大,铸坯等轴晶比例增加,二次枝晶间距减小,连铸坯中心碳偏析减小,但铸坯中间碳偏析增大,因此中碳钢方坯的电磁搅拌电流强度不宜过大.中碳钢方坯中间碳偏析与坯壳处出现白亮带有关.     

连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响

以中碳结构钢大方坯及其热轧棒材为研究对象,通过对铸坯和轧材进行低倍侵蚀和成分分析,揭示了连铸控流模式对大方坯凝固组织与宏观偏析分布特征的影响及其铸轧遗传性。研究表明:常规直通水口浇注模式下,结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring, M-EMS)电流由0增加到800 A,铸坯等轴晶率由6.06%仅可增加到11.71%,难以有效避免大方坯常见的中心缩孔缺陷与突出的中心线偏析。采用新型五孔水口浇注模式,即使不开启M-EMS,铸坯中心等轴晶率仍可达23.1%,大方坯中心缩孔级别可降至1.0级以下,满足后续热轧大棒材探伤要求。同时发现,五孔水口浇注模式下,大方坯铸态组织中往往会出现较为明显的柱状晶到等轴晶转变(Columnar to equiaxed transition, CET)区,铸坯断面碳偏析指数呈M型分布,表现为断面1/4位置CET区域碳偏析指数最高。大棒材轧制基本改变不了铸坯断面宏观偏析的分布形态,且可能导致中心线偏析指数增加。同时指出,基于连铸控流模式的作用规律和铸?轧遗传性特征,以及特殊钢长材热加工对中心致密度和偏析分布与程度的要求,实际生产中应从连铸工艺源头合理地控制铸态组织与宏观偏析分布形态。      

DP980双相热轧钢带状组织成因及控制

通过分析1 000 MPa级DP980铁素体马氏体双相钢带状组织、连铸坯宏观和显微组织偏析,研究了该钢种带状组织的成因及控制方法。结果表明,连铸坯中心较内部其他部位偏析严重,连铸坯的中心元素偏析与热轧带钢的中心带状偏析有对应关系;枝晶间显微偏析度与带状元素偏聚度有较好的正相关关系。随着道次增加及反向轧制,铸坯初始枝晶取向转变为与轧制方向一致。连铸过热度控制在20~25℃、拉速为1.2 m/min,同时应用铸坯轻压下技术,连铸坯宏观偏析可控制在C1.0以下,热轧带钢的带状组织可控制在1.5级以下。     

模具钢电渣重熔铸坯凝固组织形貌的分形特征

为了更为精细化地表达及控制铸坯质量,以H13模具钢电渣重熔铸坯凝固组织为研究对象,引入分形维数对其主体形貌特征进行定量描述。结果表明,基于数盒子法计算得到的分形维数可定量表征凝固组织形貌的自相似复杂程度,其值从柱状晶向中心等轴晶先减小后增大;凝固组织分形维数可作为衡量铸坯偏析程度（偏析率大小）的指标,且分形维数越大,对应区域偏析率越小,偏析越轻;通过凝固组织分形维数、偏析率和偏析点平均面积与二次枝晶间距关系的研究发现,使用二次枝晶间距表征铸坯凝固组织形貌差异并由此反映偏析程度的方法存在局限性。     

高碳钢方坯碳锰元素纵向分布及机理

 为降低高碳钢连铸方坯中偏析元素（碳、锰）沿拉坯方向分布的不均匀性,对70高碳钢[(w([C])＝0.7%)]连铸方坯（170 mm×170 mm）拉坯方向碳、锰元素的分布特征及机理展开研究。在连铸坯中心纵断面的柱状晶区、混晶区与等轴晶区的代表位置,对碳、锰元素分布进行测量。研究结果表明,70高碳钢连铸方坯中心纵断面沿拉坯方向碳、锰元素的分布存在明显波动,且碳元素的波动程度大于锰元素;强冷工艺下,在不同位置碳、锰元素分布变得更为均匀的同时,其质量分数沿拉坯方向的波动程度也有所降低;在柱状晶区、混晶区和等轴晶区,碳元素质量分数沿拉坯方向的波动程度与二次枝晶间距之间均有一致的对应关系,即后者越小,前者也越小。     

模具钢电渣重熔铸坯凝固组织形貌的分形特征

为了更为精细化地表达及控制铸坯质量,以H13模具钢电渣重熔铸坯凝固组织为研究对象,引入分形维数对其主体形貌特征进行定量描述。结果表明,基于数盒子法计算得到的分形维数可定量表征凝固组织形貌的自相似复杂程度,其值从柱状晶向中心等轴晶先减小后增大;凝固组织分形维数可作为衡量铸坯偏析程度(偏析率大小)的指标,且分形维数越大,对应区域偏析率越小,偏析越轻;通过凝固组织分形维数、偏析率和偏析点平均面积与二次枝晶间距关系的研究发现,使用二次枝晶间距表征铸坯凝固组织形貌差异并由此反映偏析程度的方法存在局限性。     

SWRH82B铸坯凝固质量控制

针对安钢SWRH82B钢生产的工艺现状,研究了拉速、过热度、二冷配水等工艺参数对于铸坯中心缩孔、疏松和偏析等内部质量的影响。在实验室进行了铸坯凝固组织的研究,测量了二次枝晶间距,进一步了解连铸工艺参数对铸坯凝固组织的影响。     

国内外2205双相钢连铸坯凝固组织及碳偏析分析

以国内外两家先进不锈钢生产企业的2205双相不锈钢连铸方坯为研究对象,对比分析了其相应的凝固组织特征和宏观碳偏析分布。研究发现,国外2205连铸坯凝固组织柱状晶较为发达,柱状晶比例为76%,宏观碳偏析总体较低;而国内2205连铸坯等轴晶占主要部分,等轴晶比例为58%,存在严重的中心碳偏析。通过进一步对比国外样品柱状晶区和等轴晶区的致密度得出,柱状晶区平均致密度为0.89,高于等轴晶的0.84,高致密度的凝固组织对降低宏观偏析有利。因此,为了获得较为均匀的连铸坯成分和较低的宏观偏析度,合理的柱状晶和等轴晶比例非常重要。     

M_2高速钢连铸坯的凝固组织及质量——高速钢连铸坯内部质量究研之一

本文重点研究了M_2高速钢连铸坯的凝固组织及其内部质量。测定了铸坯中树枝晶二次枝晶臂间距的大小,从而得到了浇注过程中铸坯的平均冷却速度。同时对M_2高速钢连铸坯的非金属夹杂物作了金相形貌的观察和鉴定,证明M_2高速钢连铸坯的表面质量良好,但内部质量不能令人满意,产生严重的V形偏析,铸坯中发现含钙的大型硅酸盐夹杂和含铝的夹杂物。铸坯的等轴晶带较宽:二次枝晶臂间距较小,因而铸坯的凝固组织致密。除中心部分外其它部位的致密程度皆优于模铸M_2高速钢。     

中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究

精确了解连铸板坯偏析分布的特征,对连铸的工艺控制以及提高连铸坯检测效率有很好的指导价值。本文采用金属原位分析仪对中等厚度连铸板坯的宏观偏析特征进行了系统地研究。结果表明:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大;最大偏析的出现位置有一定的偶然性,有时偏离中心线;正偏析元素在整个中心等轴状晶区域内平均含量比较高,波动剧烈,但偏析程度变化在该区域没有明显的趋势;柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域,不同枝晶的生长方式使该区域出现重偏析带。     

中心偏析控制对型钢低温韧性的影响

 为了研究不同凝固组织形态(等轴晶比例)对连铸方坯宏观偏析及型钢力学性能的影响,通过工业试验改进连铸工艺改变连铸坯凝固组织结构。结果表明,大幅提高柱状晶比例可以有效控制连铸坯中心偏析并降低中心偏析影响区域面积,同时明显减少轧材中珠光体体积分数,提高组织均匀性,断后伸长率提高10%,韧脆转变温度从0降低到-40 ℃,因此,控制连铸坯偏析程度可实现优良低温韧性,这表明通过控制铸坯均匀性发展E级或更高韧性级别的技术可行。     

连铸二冷区喷嘴布置方式优化方法

对现有连铸二冷区喷嘴布置进行分析,根据布置优化原则提出采用喷嘴水流密度数值叠加的方法,在拉坯方向和铸坯横断面方向上对喷嘴布置方式进行优化.其中,在铸坯横断面方向上,考虑了横向水流密度分布的不均匀性对铸坯凝固过程的影响,建立二维铸坯传热数学模型,仿真得到不同位置的铸坯断面凝固形貌,并比较了优化前后铸坯温度分布、凝固情况和铸坯质量.结果表明喷嘴布置方式优化后,二冷区铸坯在拉坯方向和断面方向上喷淋水区域内均匀冷却,周期性温度回升变小,表面温度能够均匀下降,保证了较好的铸坯内部质量.     

基于高通量试验原理82B连铸坯组织形貌特征

 凝固组织形貌对铸坯宏观偏析的形成有非常重要的影响,并在一定程度上决定了铸坯后续的加工使用性能。基于高通量试验原理,引入分形维数和无量纲周长对82B帘线钢连铸坯凝固组织形貌特征展开分析。结果表明,对于连铸坯两侧中间区,窄宽度长区域取样方法得到的凝固组织面积率可近似等效为固相率;同时凝固组织整体形貌的分形维数随着固相率的增加而增加,但其无量纲周长呈现相反的趋势,故两者对凝固组织渗透率大小存在相反的影响作用;计算表明,实际铸坯组织的渗透率最小值对应的固相率为0.667。提出了一种基于实际铸坯分析凝固组织形貌特征变化规律的新方法,同时能为连铸末端电磁搅拌与轻压下等偏析控制技术的最佳作用固相率提供参考。     

胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织

胀断连杆是汽车精密传动用高端产品,需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性。连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向。基于大方坯连铸生产典型工艺及其铸态组织、成分均匀性分析,研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素。以常用德系C70S6钢为例,采用250 mm×280 mm断面弧形连铸机,解析其在一定结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌,并分析其不同晶区的成分分布特点。结果表明,当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控,但铸坯初凝坯壳凝固前沿发生明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象。金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明,铸坯中柱状晶具有逆流生长特征,其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果。自铸坯角部至宽、窄面中心,实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在?7°到27°之间。利用X射线能谱分析（EDS）进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布,揭示了其铸态偏析特征与差异性。据此,探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性,以及对其胀断加工断口不合的影响,可为源头铸态质量的控制提供依据。      

连铸工艺参数调整对连铸坯中心偏析的影响

研究了过热度、拉速、二冷水量、电磁搅拌投用值以及轻压下量等主要连铸工艺参数改变对连铸坯中心偏析的影响。在不影响连铸坯表面质量的前提下,对铸坯凝固过程中影响铸坯内部偏析的拉速、二冷水量、电磁搅拌投用值和轻压下量等工艺参数进行优化,从而改善了连铸坯的中心缺陷,减少了铸坯中心偏析,提高了产品内部质量。     

凝固末端电磁搅拌技术的应用与实践

介绍了凝固末端电磁搅拌技术在酒钢宏兴炼轧厂3#方坯连铸机的应用实践,通过结合150 mm×150 mm小方坯连铸过程的工艺条件,对凝固末端电磁搅拌技术冶金原理的理论研究,验证了凝固末端电磁搅拌技术对连铸坯内部质量的影响。实践表明:凝固末端电磁搅拌技术能够有效改善中心偏析、V形偏析、中心疏松和缩孔缺陷,并且中心偏析的变化值和平均值都能显著减小,对高碳钢铸坯内部质量的改善效果明显。     

连铸工艺参数对GCr15钢碳偏析的影响

为了减轻GCr15钢中的碳偏析,使其能更优用于深冲领域,采用了铸坯横截面钻样的方法和枝晶形貌微观显形的方法研究了铸坯碳偏析的分布规律,采用大生产数据回归的方法研究了生产过程中连铸工艺参数对碳偏析指数的影响。结果表明:适当提高二冷强度可以有效改善碳分布均匀程度,铸坯截面对角线方向碳分布比纵横方向均匀;从铸坯表面到中心枝晶间距逐渐增大,中心部位最严重,而增大二冷强度有利于减弱枝晶偏析;回归分析表明偏析指数与二冷比水量的相关性最大,而与钢水过热度的相关性不强。     

轴承钢大方坯二次枝晶臂间距数值模拟

针对某钢厂GCr15钢连铸坯质量问题,利用实验室试验和Pro CAST模拟软件对连铸坯二次枝晶臂间距进行研究,分析过热度、拉速和二冷水量对二次枝晶臂间距的影响,并进一步探究碳偏析与二次枝晶臂间距的关系。结果表明,铸坯二次枝晶臂间距从铸坯表面到中心呈先增大后减小的趋势,与Pro CAST模拟结果基本一致。降低过热度和拉速、增大二冷水量均有助于减小二次枝晶臂间距;为了提高连铸坯质量,建议将过热度、拉速和二冷水量分别控制在20℃、0.45 m/min、0.32 L/kg左右。铸坯碳偏析最大值位于柱状晶向等轴晶转变区域(CET)。     

连铸坯枝晶组织参数的测定及其应用

介绍了连铸坯凝固的枝晶组织特征、形成机制及定量评定方法。通过对硅钢连铸坯凝固组织比例系数和枝晶间距的测定以及连铸坯低倍组织缺陷的统计分析,确定了凝固组织形态与铸坯成分的关系。分析结果表明,在一定限度内,随Si含量增加,铸坯的一次晶间距加宽,各类低倍组织缺陷大大减少。