高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术

 能够造成冷轧薄板表面缺陷的钢中夹杂物主要是簇群状Al2O3、“Ar气泡+Al2O3”和结晶器保护渣卷入形成的大型夹杂物。在正常稳定连铸条件下,目前已能够做到对结晶器保护渣卷渣形成夹杂物加以有效控制。在各类非稳浇铸铸坯中,浇次开浇头坯的品质降低最严重,浇次尾坯中保护渣卷渣形成的夹杂物数量明显多于正常坯,炉-炉间交接坯和快换浸入式水口期间浇铸铸坯中,来源于保护渣卷入形成的夹杂物数量也多于正常坯试样。首钢京唐公司生产冷轧薄板钢类,在1.0～2.0m/min拉速范围,大型夹杂物随拉速增加呈减少趋势,对此应加以关注。研究发现,尺寸100μm以上的有害夹杂物主要存在于铸坯2mm表层内,生产“无表面缺陷”要求的汽车外板,应该采用铸坯表面清理。     

水口倾角对150mm×380mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角(15°~30°)对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

中厚板表面夹渣缺陷分析与研究

通过对夹渣缺陷处夹杂物的扫描电镜分析,铸坯皮下夹渣的产生原因是结晶器流场不合理,保护渣随结晶器内钢液流动卷入铸坯所致。通过改进浸入式水口形状、尺寸,优化浸入式水口插入深度,优化结晶器保护渣理化指标等工艺措施,可以有效减少连铸坯夹渣类缺陷。     

齿轮钢矩形坯皮下裂纹的成因

 利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了齿轮钢矩形坯皮下裂纹的特征及成因。结果表明：皮下裂纹产生于矩形坯铸坯侧面,距离表面1~5mm,具有明显位置性;结晶器中钢液凝固前沿聚集的Al2O3夹杂物是皮下裂纹形成的主要原因;改变浸入式水口类型和控制钢水过热度可以改善结晶器中夹杂物分布和促进夹杂物上浮,避免皮下裂纹的产生,同时防止了棒材表面线纹的发生。     

水口倾角对150 mm x380 mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角（15°~30°）对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

浸入式水口结构对409 L钢连铸坯表面“卷渣”的影响

基于太钢409 L钢连铸生产工艺及板坯连铸机工艺参数,采用水模型实验和工业试验相结合方式研究了浸入式水口结构对结晶器内钢水流动行为及其对连铸坯[200 mm×(1 060～1 240 mm)]表面"卷渣"的影响。结果表明:使用原浸入式水口(侧孔48 mm×70 mm,和上倾15°)结晶器内钢液流场不稳定,对应连铸坯表面存在严重"卷渣"缺陷;在不改变水口结构条件下,上倾5°和上倾10°水口均无法解决连铸坯表面"卷渣";32 mm×52 mm小侧孔水口能有效解决小断面[200 mm×(900～1100 mm)]或低拉速(0.7～0.9 m/min)时409 L钢表面"卷渣";Φ60 mm内径水口对应结晶器中心平均波高在3.5～4.5mm,连铸坯表面"卷渣"缺陷由原来的36.5%降低至0.8%,该型水口不仅能适用现有断面[200 mm×(900～1320 mm)]及拉速(0.7～1.1 m/min)要求,还能提升连铸坯实物质量。     

拉速对结晶器内钢液流动状态的影响

对方坯结晶器直通型水口进行物理模拟,研究了浸入式水口拉速对结晶器的液面波动、液面卷渣以及夹杂物去除情况的影响。对各种工艺参数进行综合分析,选择合理的拉速,对结晶器内钢液流动状态进行优化。实验结果表明,将浸入式水口拉速控制在2.5～3.0m/min左右时,在实验中的各插入深度下,结晶器的液面波动较小,液面无明显卷渣现象,夹杂物去除效果较好,可提高生产效率,获得质量较好的铸坯。     

20Cr钢曲轴锻件翘皮成因分析和工艺改进

20Cr钢的生产流程为120 t BOF-LF-200 mm×200 mm坯CC-轧制。对Φ35 mm 20Cr圆钢锻造的小型机械曲轴的结疤翘皮进行了成分检测、金相分析和电镜扫描能谱分析。结果表明,连铸过程结晶器液面波动超过±5 mm,造成保护渣卷入弯月面,引起铸坯表面夹渣和增碳,轧制过程形成结疤翘皮缺陷。通过浸入式水口深度由80～120 mm增加至90～130 mm,强化中间包水口和塞棒管控以及优化保护渣操作与性能使熔渣层厚度为10～15 mm,保证结晶器液面波动稳定在±3 mm内,避免了铸坯卷渣和锻件翘皮。     

45#圆管坯棒材穿管裂纹成因及控制措施

某钢管有限公司利用45^#圆管坯棒材生产规格为Φ114 mm×4.5 mm的穿管产品,成品车削深度0.2～0.4 mm后,发现存在严重的表面发纹。对缺陷部位取样,通过宏观形貌观察、化学成分、金相分析以及扫描电镜微区分析,以及未加工成品取样塔形分析,认为裂纹缺陷是由于产品局部存在大颗粒夹杂物,经磨削后夹杂物暴露于表面所致。采取提高保护渣性能、将浸入式水口插入深度由100～140 mm调整为110～130 mm等措施,基本消除裂纹缺陷。     

C72DA钢生产过程中结晶器卷渣的原因分析与对策

结晶器卷渣引起高纯净度的C72DA钢在拉拔过程中出现断丝现象,通过对结晶器流场的研究,认为结晶器卷渣主要在结晶器壁附近,是由于表面钢水的波动严重、钢水偏流、或保护渣熔化不良引起的。通过优化浸入式水口的结构参数、拉坯速度和保护渣的粘度,合理控制结晶器液面波动,使钢帘线因夹杂物高改判或判废的比率由7.9%降至0.49%。     

板坯连铸结晶器内流场的水模型实验研究

通过在实验室进行水模实验,模拟了现场生产时结晶器内钢水的流场分布情况。重点研究了水口浸入深度、结晶器宽度、拉速和水口偏转角度对结晶器钢液流场和液面波动的影响,分析了浸入式水口参数变化在实际生产时的优缺点。通过选择合适的目标拉速和浸入深度,有利于减少结晶器卷渣和铸坯夹杂,降低卷渣漏钢的危险。     

基于数值模拟的结晶器卷渣在线预测方法

 结晶器保护渣卷入到钢液中后容易被生长的凝固坯壳捕获,最终在冷轧板上形成由卷渣引起的表面缺陷,会严重恶化钢产品的质量。结晶器液面卷渣现象受到钢液成分、温度、流动方式和吹氩流量的影响。结晶器表面钢液流速大小是反映钢渣界面是否发生卷渣的重要参数,但在实际浇铸过程中,不能在线预测不同拉速、吹氩流量和水口浸入深度下结晶器表面钢液的最大速度。提出一种基于板坯连铸结晶器内多相流动数值模拟的结晶器卷渣在线预测方法。首先,建立结晶器内三维多相流动数学模型,模拟不同拉速、吹氩流量和水口浸入深度下的钢液流动行为;其次,对计算得到的表面钢液流速的最大值进行拟合,得到固定浇铸断面下结晶器表面最大流速的预测公式;最后,通过某钢厂的插钉板工业试验验证了所提方法的准确性。研究发现,不同浇铸参数下表面钢液流速沿结晶器宽度方向呈现先增加再减小的变化趋势,在结晶器宽度1/4位置具有最大值。钢液流速在较小和较大拉速下分别在窄面和水口附近具有较大值;在较小和较大吹氩流量下分别在水口和窄面附近具有较大值;随着水口浸入深度增加,钢液流速在水口和窄面附近变化较小。基于拟合的钢液流速公式,通过比较最大钢液流速与钢渣界面发生卷渣的临界流速,实现了结晶器卷渣的在线预报。     

汽车钢板表面线状缺陷控制技术

针对线状缺陷是制约汽车钢板表面品质的关键问题,对汽车钢种热轧板和冷轧板的表面缺陷进行SEMEDS分析。研究发现保护渣是引起汽车板线状缺陷的主要原因。提高钢液洁净度可以缓解水口堵塞,进而减少保护渣卷入与内壁大尺寸夹杂物脱落,此外优化结晶器流场也可以防止卷渣的发生。某钢厂通过工艺优化,使加铝前钢液溶解氧降低明显,并有效减少连铸过程钢液的二次氧化,提高了钢液洁净度。此外还通过对浸入式水口结构进行优化,降低了结晶器上回流强度,使液面波动明显减小。采取上述工艺优化,轧板表面线状缺陷的发生率显著降低。     

C72DA钢连铸时避免结晶器钢水卷渣的工艺实践

通过对150 mm×150 mm方坯结晶器钢水流场的模拟和卷渣机理的分析,改进了连铸的有关工艺参 数：浸人式水口浸人深度由70～80 mm提高到120～135 mm;浸入式水口下口直径由25 mm增大至32 mm;保护渣 粘度由0.38 Pa ·8提高到0.40 Pa ·8;结晶器钢液面波动由±5.0mm降低到±3.0 mm。结果使C72DA钢的夹杂 物合格率由92.10%提高到99.51%。     

窄带钢边部缺陷成因及对策

分析了窄带钢烂边的主要原因及对策。认为结晶器卷渣是窄带钢烂边的主要原因,非稳态浇注是造成结晶器卷渣的主要因素。形成非稳态的主要因素有:中间包液面波动过大;浸入式水口插入深度不足;浸入式水口不对中;浸入式水口管壁穿透;拉速过快;开浇及浇注结束时间短;保护渣性能不匹配等。其中任何一个因素出现问题都会造成严重的铸坯表面夹渣。结合企业实际情况,通过提高渣系碱度,规范换包操作,调整浸入式水口深度等措施控制结晶器卷渣后,窄带钢边部缺陷已基本消失。     

住友金属低成本浇注板坯的技术措施

介绍了日本住友金属工业公司低成本浇注板坯的技术措施,包括保温性能优良的结晶器保护渣的开发,合理控制超低碳钢浇铸用保护渣的碱度和粘度以减少板坯表面夹杂物、提高铸坯的质量,中间包底部供气以促进夹杂物上浮去除.在浸入式水口的设计方面,指出了优化设计水口内部耐火材料成分能减少夹杂物Al2O3黏结堵塞水口内壁,重点叙述了新型涡流浸入式水口的开发及在和歌山厂和鹿岛厂的应用情况:涡流浸入式水口减缓了钢水对结晶器液面的冲击,液面波动减小,板坯表面针孔和条状缺陷减少,水口使用寿命延长.     

H型坯连铸结晶器内钢液传递特性的数值模拟

以950 kg/m H型连铸坯结晶器为研究对象,采用FLUENT软件建立三维几何模型,模拟研究了水口浸入深度125 mm和175 mm时拉速（0.6~1.2 m/s）对结晶器内钢液传递特性的影响。结果表明,不同拉速条件下H型坯结晶器内钢液流态相似,但随着拉速的增大,结晶器内钢液流股冲击深度增大和结晶器自由表面流速增大,保护渣熔化状况有改善趋势,同时结晶器液面波动和钢水对凝固坯壳的冲刷有增大趋势。而各粒径夹杂物上浮去除率随拉速的增大而降低,其中大颗粒夹杂物去除率降低显著,当拉速由0.6 m/min增至1.2 m/min时,100μm夹杂物的去除率由16%降至10%。该模拟条件下,20~100μm夹杂物去除率在4%~16%。     

硅脱氧弹簧钢55SiCr旋转弯曲疲劳断口中外来夹杂物的研究

借助SEM-EDS分析1 950 MPa级汽车用悬架弹簧钢丝硅脱氧55SiCr钢的旋转弯曲疲劳断口中疲劳源宏观夹杂物的尺寸、距表面距离与成分。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧55SiCr盘条内生夹杂物成分分布进行检测统计,对比分析认为疲劳断口宏观夹杂物主要是外来夹杂物。通过采用盘条凝固枝晶显示方法,判断了这些外来夹杂物在连铸坯上的分布特点。研究结果表明:外来夹杂物主要来自于结晶器保护渣卷入、水口耐材和中间包渣线耐材的侵蚀剥落;疲劳断口上的外来夹杂物在铸坯中主要分布在大方坯内弧角部位置。     

高速连铸中用静态磁场控制结晶器技术的发展

高速连铸中用静态磁场控制结晶器技术的发展［日］ＫａｚｕｈｉｒｏＫａｒｉｙａ１前言近年来，对冷轧板质量要求更加严格。它要求消除炼钢工艺所引起的表面和内部缺陷。缺陷来源于在连铸结晶器内，卷入铸坯凝固壳的三氧化二铝夹杂、保护渣和为了防止水口堵塞而吹入浸入式...     

连铸保护渣性能对中板表面夹杂缺陷的影响

针对柳钢中板表面夹杂物缺陷的特点,分析了夹杂物的来源和保护渣性能、形态对夹杂物的影响。柳钢中板表面夹杂缺陷,由钢中溶解铝被二次氧化而产生的Al2O3,在水口中凝结长大,被钢流冲刷进入结晶器,以及水口耐火材料被冲入结晶器内被凝固壳捕捉而产生的。保护渣的绝热性能对夹杂物能否避开凝固壳的捕捉而上浮到渣金界面有重要影响。其绝热性能受其熔化性能及其形态影响。