薄板坯连铸及其铸坯表面缺陷的形成机理

薄板坯连铸连轧技术已成为了钢铁冶金技术发展的主要趋势之一,但薄板坯连铸具有拉速高、凝固速度快、铸坯宽厚比大等特点,使得铸坯容易出现表面夹渣、表面裂纹等缺陷,而这些铸坯表面缺陷问题的产生与结晶器流场、温度和热流分布有直接的联系。因此,对薄板坯连铸结晶器内高温动态行为进行系统地概述,并在此基础上分析了铸坯表面缺陷的形成机理。研究表明,薄板坯连铸结晶器内钢液流动更加紊乱、涡流速度更快,这不利于夹杂物的上浮,且容易导致卷渣的发生,增大铸坯表面夹渣缺陷产生的可能。此外,在钢液湍流和涡流的作用下,铸坯内温度分布不均,加上在高拉速下结晶器内热流更大,这使得铸坯表面更易产生裂纹缺陷。     

不同工艺条件下小方坯连铸结晶器内的热力学行为

角部表面纵裂和偏离角裂纹是小方坯连铸中的常见缺陷。通过建立小方坯连铸结晶器内铸坯与铜管热-力耦合有限元模型,研究了不同拉速条件下小方坯在结晶器内的热-力学行为。计算分析了拉速、钢水过热度和结晶器锥度等工艺因素对结晶器内坯壳温度分布和塑性应变的影响。结果表明,铸坯角部纵裂和偏离角裂纹容易在结晶器下部发生;提高拉速、降低钢水过热度、采用多锥度结晶器均有利于降低亚包晶钢坯壳凝固前沿偏离角区域的拉应变及其裂纹倾向。一定条件下,高拉速有利于改善结晶器区域坯壳厚度和温度的均匀性、降低亚包晶钢小方坯连铸结晶器内常见裂纹的发生倾向。     

保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

55SiCr钢铸坯表面孔洞原因分析

55SiCr钢坯在轧制过程中表面出现孔洞现象,影响到了盘条成品的质量。本文利用低倍酸洗、金相观察、能谱分析等手段对钢坯产生孔洞的原因进行了分析。结果表明:铸坯内部存在严重的内部裂纹,铸坯内部缺陷与外部相连通,连铸坯内部存在的穿晶裂纹为铸坯内部较大内应力所致,并在加热和轧制过程中裂纹不断扩展,最终形成孔洞,通过加强冷却均匀性可以控制此类铸坯孔洞。     

GCr15轴承钢连铸圆坯表面裂纹产生原因及防止措施

本文详细讨论了包钢GCr15轴承钢φ180 mm连铸圆坯表面裂纹的特征及其产生原因.该铸坯表面裂纹系拉坯过程中铸坯表面与铜质结晶器发生摩擦,导致铸坯表面渗铜而产生的铜脆裂纹,并据此提出了相应的防止措施.     

小方坯连铸结晶器横向曲面模拟优化设计

针对实际连铸生产过程中连铸坯偏角部热点区容易产生表面凹陷等缺陷问题,根据连铸过程凝固规律研究与实际漏钢坯壳测量分析建立了小方坯传热数学模型。采用有限元软件ANSYS模拟计算了不同结晶器横向曲面设计下结晶器内坯壳温度场、应力场以及坯壳厚度分布。结果表明:在结晶器偏角部位设置具有部分横向曲面的结晶器,能在有效消除铸坯偏角部表面凹陷的同时不会增加角部裂纹产生机率,为最优设计方案。     

HRB400热轧带肋钢筋铸坯质量缺陷原因分析及优化

针对HRB400连铸坯脱方、表面及内部裂纹问题,跟踪排查连铸生产过程,发现铸坯质量缺陷主要与结晶器振动参数、二冷工艺、足辊等因素有关。通过将结晶器振程由7.5 mm提高至8.5 mm,结晶器冷却水量由2 300 L/min降低至2 100 L/min,二冷比水量由1.30 L/kg提高至1.56 L/kg,安装结晶器足辊、挡水板,定期检修维护连铸喷嘴、对弧等措施,铸坯脱方率由1.5%降低至0.1%,角部裂纹发生率由3.2%降低至0.6%,中间裂纹不高于0.5级占比由8.3%提高至92.6%,中心裂纹不高于0.5级占比由85.0%提高至100%,铸坯质量明显改善,成品钢筋质量、性能符合要求。     

低碳微合金钢中厚板表面裂纹形成原因分析

分析了中厚板表面裂纹形成的原因。结果表明：中板表面裂纹是连铸坯表面裂纹的遗传,连铸结晶器内坯壳不均匀是导致裂纹产生的根本原因。通过降低C含量、更换镀层结晶器等措施,取得了良好的效果。     

SS400热轧带钢表面网状裂纹缺陷

利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS),对SS400带钢在热轧生产中出现的一例表面网状裂纹缺陷进行分析,结果表明,此例热轧带钢表面网状裂纹缺陷的产生系铸坯表面裂纹和中间裂纹缺陷综合所致,要避免或减少此类缺陷的产生,必须严格控制钢中有害元素含量,选择合适的结晶器及保护渣,优化连铸生产工艺,严格控制连铸生产过程的稳定性,获得合理的铸坯凝固结构,从而提高轧材的合格率。     

齿轮钢20CrNiMo轧材表面裂纹缺陷原因分析

针对规格不小于?80 mm的齿轮钢20CrNiMo轧材探伤合格率低,轧材表面存在裂纹缺陷问题,对轧材裂纹缺陷进行分析,可知这可能是铸坯裂纹缺陷造成的。为了验证这一观点及查找出确切原因,便于提供解决方法,首先对铸坯表面进行抛丸检查,未发现裂纹缺陷;其次将存在裂纹的铸坯轧制成材的缺陷与轧材表面裂纹缺陷通过金相显微镜进行对比分析,发现裂纹形貌及周围脱碳程度存在差异,分析认为轧材裂纹不是由铸坯缺陷导致的;最后将铸坯开坯后方坯直接挑出缓冷后抛丸检查,发现表面存在严重划伤和凹坑缺陷,划伤缺陷形貌和周围脱碳程度与轧材裂纹相似。结果表明:轧材裂纹及翘皮缺陷是由铸坯开坯过程中产生的划伤和凹坑缺陷导致的,不是由铸坯裂纹缺陷导致的。     

400 mm×2 100 mm特宽特厚板坯表面纵裂成因及控制措施

2011年5月国内最大断面规格的板坯连铸机在南阳汉冶特钢有限公司投产,生产400mm×2100mm特厚特宽板坯,投产初期生产铸坯表面纵裂严重,造成轧后钢板不合格品比率大幅提高,通过现场调查和数据分析,查明了表面纵裂形成主要与结晶器冷却及二次冷却不均匀有关,通过规范中包第一炉开浇时提速曲线、调整浸入式水口插入深度、加强设备管理等一系列控制措施,使铸坯表面一次合格率稳定提高至99.2%,有效解决了宽厚板坯表面纵裂。     

邯钢新区热轧卷板边裂成因分析和改善

边裂是影响邯钢新区热轧卷板质量的一个重要因素。对热轧卷板边部裂纹缺陷取样,进行金相分析、扫描电镜分析、能谱分析,并对连铸板坯进行对比轧制试验,证实热轧卷板边裂是由连铸板坯角部横向裂纹引起。分析了影响板坯角部横裂的钢水成分、结晶器保护渣、结晶器冷却、二冷水等工艺因素。在此基础上,提出了改善板坯角部横裂的有效措施,即优化钢水成分、改进保护渣性能、优化二冷配水、弱化结晶器冷却等。实施以上措施后,热轧卷板边部裂纹大幅度减少。     

宽厚板连铸坯表面裂纹的产生原因及控制

针对近期包钢薄板坯连铸连轧厂宽厚板微合金钢铸坯出现的批量表面裂纹问题,通过考察表面缺陷类型,裂纹形貌特征,结合连铸工艺条件、钢水质量及设备状况,分析了板坯表面裂纹的主要原因,提出了优化振动参数,控制钢水氮含量,提高振动精度,调整保护渣性能以及提高二次冷却水水质等改善铸坯表面缺陷等措施,取得了比较明显的效果,其铸坯表面裂纹得到了有效控制。     

基于二冷均匀冷却的方坯连铸机二冷喷淋结构

某厂180 mm方坯连铸机生产的铸坯存在较为严重的角部皮下裂纹问题。通过对铸机建模、数值仿真,得到铸坯凝固过程中的表面中心、角部温度等数据。基于二冷均匀冷却原则,对铸坯二冷喷淋结构进行数值仿真评估与优化,包括铸坯在纵向以及周向上的冷却均匀性分析。依据分析结果提出喷淋结构改造方案,对铸机第10流二冷喷淋结构进行实际改造,进行生产试验。对比未改造(其他流)与改造后(10流)生产的铸坯低倍形貌发现,10流生产的铸坯角部皮下裂纹得到明显改善。     

包晶钢板坯纵裂纹分析及保护渣优化

在生产Q235B、Q345B等包晶钢时,铸坯表面产生了大量的纵裂纹,通过对该缺陷的宏观形貌、金相组织以及微观形貌分析,证实该类缺陷形成于结晶器内,根本原因在于δ相向γ相转变时体积收缩引起结晶器内初生坯壳生长不均,而保护渣是其关键的影响因素。为减缓铸坯向结晶器的传热,对现有保护渣进行了优化,将保护渣碱度由1.39增加到1.53,提高保护渣结晶性能以强化弯月面钢水的缓冷,同时将熔化温度由1 171降低到1 130 ℃,1 300 ℃时黏度保持在0.08 Pa·s,确保保护渣消耗量以保证对铸坯的润滑。生产实践表明,采用优化的保护渣后,板坯表面质量明显改善,纵裂纹缺陷发生率由原来的10.58%降低到1.85%。     

718HL中板边部裂纹成因与控制

针对718HL中板边部裂纹的形成机制进行研究,认为微裂纹不是轧制时产生的新裂纹,而是由于铸坯内弧横裂纹扩展形成。造成横裂缺陷的主要原因是铸坯冷却不均匀。通过保证连铸关键设备功能精度、优化二冷配水工艺以及加强保护浇铸,能够有效降低中板边裂缺陷。     

铸坯到轧材的表面缺陷演变行为研究

基于铸坯表面缺陷传承到轧材的精确定位方法,开展铸坯-轧材缺陷间的对应关系研究,以提高判断缺陷产生原因以及工序改进的及时、精准性,并系统研究高线铸坯皮下气泡缺陷在轧制过程中的演变行为,对其缺陷形态进行了检测分析。研究表明:所设计的铸坯表面缺陷到轧材的定位方法能精确地在轧材表面找到缺陷所在的位置;铸坯皮下气泡对应的轧材表面裂纹长度较短,且裂纹两端收敛,无明显过渡段,裂纹内部存在氧化物,裂纹两侧组织无异常流变,存在明显脱碳,这为企业改善铸坯表面质量提供了科学依据。     

迁钢板坯连铸高碳钢的生产技术

主要介绍了迁钢板坯连铸高碳钢开发实践,结合迁钢工艺和装备特点叙述了高碳钢生产过程中的工艺技术控制要点。通过控制连铸拉速0.9～1.1 m/min,低过热度控制,合适性能的结晶器保护渣,二冷配水优化,高碳钢铸坯表面裂纹和角裂得到了明显的改善。同时对铸坯偏析进行了研究,采用较大压下量、合理二冷制度,获得了内部质量较好的铸坯。