GCr15轴承钢大方坯微观组织数值模拟

以某钢厂GCr15钢大方坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,在此基础上采用CAFE模型对铸坯凝固组织进行模拟,研究了过热度、拉速和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明:过热度对铸坯凝固组织影响较大。随着过热度的提高,同一位置柱状晶区平均晶粒半径增大,柱状晶区增大,中心等轴晶比例减小,柱状晶向等轴晶转变延后,过热度由40℃降低至10℃时,中心等轴晶率增加21.14%。拉速和二冷强度对铸坯凝固组织影响较小。随着拉速的提高或二冷强度的降低,柱状晶区减小,中心等轴晶比例增大,柱状晶向等轴晶转变提前,但其变化并不明显。在实际生产过程中可以通过降低过热度来细化铸坯凝固组织晶粒。     

采用CAFE方法对高碳SWRH77B小方坯凝固结构数值模拟

将元胞自动机（CA）和有限元（FE）方法耦合，模拟了160×160mm高碳SWRH77B小方坯的凝固组织。讨论了形核密度、枝晶端成长动力学、结晶取向以及耦合的CA和FE方法。本文详细研究了小方坯过热度对凝固结构的影响，结果表明，当过热度从20℃增加至30℃时，小方坯晶粒密度从4．662×10 6m-2减少到3．087×10 6m-2，晶粒平均半径从295．1μm增加到346．3μm。通过CAFE方法模拟高碳SWRH77B钢的三维显微组织，结果与工业小方坯相吻合。     

Φ800 mm圆坯Q355NE凝固传热数值模拟和工艺实践

以钢厂断面尺寸为Φ800 mm圆坯Q355NE为研究对象,建立大圆坯传热模型,在不采用结晶器电磁搅拌的条件下,研究拉速和过热度对凝固过程的影响规律。结果表明：拉速对坯壳厚度、凝固终点位置和中心固相率的影响高于过热度,拉速每增加0.02 m·min^-1,凝固终点后移2.6 m左右;过热度升高10℃,凝固终点后移0.21 m左右。实际生产中,二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.14 m·min^-1时,出结晶器坯壳厚度超过43 mm,末端电磁搅拌充分发挥作用,铸坯中心疏松和中心缩孔较结晶器电磁搅拌(300 A/1.5 Hz)、二冷比水量0.18 L·kg^-1、过热度25℃、拉速0.16 m·min^-1工艺有所改善。     

E36船板钢板坯凝固组织模拟研究和应用

为改善钢厂E36钢板坯内部质量,通过ProCAST软件建立E36钢板坯凝固过程数学模型,并在此基础上采用CAFE模块对研究过热度(10～25℃)、拉速(0.70～0.85 m/min)和二冷比水量(0.30～0.39 L/kg)等不同连铸工艺参数以及加入电磁搅拌的300 mm×2 070 mm铸坯凝固组织进行模拟.从模...     

连铸工艺参数对20CrMnTi齿轮钢150 mm x 150 mm铸坯凝固组织影响数值模拟和生产应用

为改善20CrMnTi钢小方坯凝固组织,基于ProCAST软件中的CAFE模型,对其凝固组织进行数值模拟,研究了不同钢水过热度、铸坯拉速、二冷比水量对凝固组织的影响。模拟结果表明,降低钢水过热度、提高铸坯拉速、降低二冷比水量均可达到增大铸坯等轴晶率和细化晶粒的目的,其中过热度对其影响最大。过热度每降低10℃,等轴晶率平均增加3.7%;拉速每增加0.1 m/min,铸坯等轴晶率平均增加1.8%;比水量每降低0.1 L/kg,铸坯等轴晶率平均增加1.65%。生产应用表明,钢水过热度30℃时,当拉速由原2.2 m/min降低至2.1 m/min,二冷比水量由0.6 L/kg提高至0.7 L/kg,铸坯中心疏松明显减少。     

基于有限元法对GCr15轴承钢280 mm x325 mm铸坯凝固组织的模拟与分析

基于有限元法按照二维凝固传热模型对拉速0.6m/min和0.5 m/min,钢水过热度30℃和10℃以及比水量0.25 L/kg和0.20 L/kg连铸的GCr15轴承钢280 mm×325 mm坯进行凝固组织模拟,研究连铸工艺参数对铸坯组织的影响。结果表明,当过热度由10℃增大到30℃时,铸坯等轴晶和混晶区域面积由70%降低到55%,过热度对铸坯凝固组织的影响非常显著;拉速由0.6 m/min降低到0.5 m/min,柱状晶平均增长6.5 mm,但是由柱状晶向等轴晶转变的过渡区域减小,可以减轻溶质元素在此区域的富集;将比水量由0.25 L/kg降低到0.20 L/kg,铸坯柱状晶和等轴晶区域没有明显的区别,所以降低比水量对铸坯凝固组织没有明显的影响。     

基于有限元法对GCr15轴承钢280mm×325mm铸坯凝固组织的模拟与分析

基于有限元法按照二维凝固传热模型对拉速0.6m/min和0.5 m/min,钢水过热度30℃和10℃以及比水量0.25 L/kg和0.20 L/kg连铸的GCr15轴承钢280 mm×325 mm坯进行凝固组织模拟,研究连铸工艺参数对铸坯组织的影响。结果表明,当过热度由10℃增大到30℃时,铸坯等轴晶和混晶区域面积由70%降低到55%,过热度对铸坯凝固组织的影响非常显著;拉速由0.6 m/min降低到0.5 m/min,柱状晶平均增长6.5 mm,但是由柱状晶向等轴晶转变的过渡区域减小,可以减轻溶质元素在此区域的富集;将比水量由0.25 L/kg降低到0.20 L/kg,铸坯柱状晶和等轴晶区域没有明显的区别,所以降低比水量对铸坯凝固组织没有明显的影响。     

连铸工艺参数对大圆坯凝固组织影响的数学模拟

基于ProCAST软件研究了中间包钢水过热度、连铸坯拉坯速度、连铸机二冷强度等连铸工艺参数对大断面圆坯凝固组织的影响规律。研究结果表明:结晶器电磁搅拌电流为300 A、频率为3 Hz条件下,随着过热度的降低,连铸坯中心等轴晶率显著增加,过热度由49℃降至29℃时,过热度每降低10℃,铸坯中心等轴晶率增大4%左右;拉速由0.16~0.20 m/min每增加0.02 m/min,二冷强度由标准水量的1.5~0.5倍每降低0.5倍,连铸坯中心等轴晶率有所增加但均不显著,均为1.5%左右。降低过热度能够显著细化凝固组织晶粒,而改变拉速和二冷强度对于细化凝固组织晶粒作用不明显。对于调整连铸工艺参数而言,提高连铸坯中心等轴晶率和细化凝固组织晶粒的最有效办法是降低中间包钢水过热度。     

双辊冷却低过热度浇铸结晶器流场和温度场耦合数值模拟

提出了一种双辊冷却低过热度浇铸150 mm×150 mm方坯的技术,即使从中间包流出的钢水通过转动的冷却辊浇入结晶器内,通过降低钢水过热度改善铸坯质量.借助流体力学分析软件,对0.45C钢水的数值模拟结果发现,通过冷却辊冷却的钢液过热度降低,结晶器中钢水流冲击深度达250 mm,有利于打断凝固前沿的柱状晶,扩大等轴晶比例,同时结晶器内的钢液流场和温度场分布均匀,且铸坯的凝固状况也明显改善.     

25SiMn2钢部分170 mm连铸板坯吊运断裂原因分析和改进措施

分析了在吊运过程部分25SiMn2钢重22 t170 mm×1 650 mm×10 000 mm连铸板坯断裂的原因。结果表明,浇铸时中间包钢水过热度高(30~36℃),引起铸坯厚度1/4位置柱状晶发达,钢液凝固时流动性不好,补缩不足,出现大量显微缩孔,并在反复吊运后在自身重力作用下,显微缩孔处应力集中开裂而造成铸坯断裂。通过降低中间包钢水过热度(10~30℃) 、减少吊运次数可有效避免铸坯断裂。     

末端电磁搅拌参数对帘线钢72A铸坯中心碳偏析的影响

帘线钢72A(%:0.71～0.72C、0.50～0.60Mn、0.22～0.30Si、≤0.010P、≤0.008S)的冶炼工艺流程为铁水预处理-LD-LF-RH-CC-200 mm×200 mm连铸。在连铸时钢水过热度10～20℃,拉速0.98 m/min,二冷比水量0.32 L/kg,结晶器冷却水220 m³/h,结晶器电磁搅拌1.5 Hz、500 A的条件下进行了末端电磁搅拌(F-EMS)的工艺研究。结果表明,当离钢液弯月面8 m处以18 Hz、450 A进行F-EMS,可使帘线钢72A铸坯的中心碳偏析指数≤1.05。     

R3级海洋系泊链用钢大方坯连铸工艺优化

通过将钢中Mn含量从1.55%～1.65%提高至1.75%～1.85%,用0.25%～0.35%Cr替代0.20%～0.25%Ni,并加入0.01%～0.04%Ti微合金化;RH真空精炼以控制[N]≤80×10^-6、[O]≤15×10^-6;连铸二冷水量由0.11 L/kg降至0.08 L/kg,并改变配水比例,使出坯温度由620～680℃提高至700～750℃,并采用连铸坯罩冷和钢材缓冷等工艺措施,降低了R3级系泊链钢的生产成本,避免了350 mm×470 mm铸坯纵裂的产生,并使钢材的强度和-20℃韧性均满足标准要求。     

石油套管用钢37Mn5 Φ210 mm连铸圆坯凝固过程的数学模拟和工艺优化

在分析37Mn5钢（/%:0.34~0.39C,0.20~0.35Si,1.25~1.50Mn）凝固特性的基础上通过用ANSYS软件建立连铸圆坯凝固热-力耦合数学模型,对Φ210 mm连铸圆坯凝固过程进行模拟,分析了40 t中间包,拉速1.4 m/min,浇铸温度1531℃时,二冷水比水量0.58~0.78 L/kg和各段配置对铸坯表面温度、坯壳厚度、液芯长度和表面应力的影响。模拟结果表明,比水量每增加0.1 L/kg,铸坯表面约下降18℃,试验比水量变化对出口坯壳厚度、液芯长度和表面应力影响不显著,但原工艺配水量0.68 L/kg下二冷0段和1段之间空冷部位出现高达185℃急速回温,最大应力达6.41×10⁷Pa,通过保持配水量0.68 L/kg不变,调整各段配水量使0~1段间回温降至123℃,最高应力降至4.53×10⁷Pa,铸坯裂纹基本消失,表面质量显著改善。     

CM690锚链钢发纹缺陷形成分析和工艺改善

CM690锚链钢的生产流程为铁水预处理-80 t BOF-LF-RH-200 mm×200 mm方坯连铸-轧制成φ50mm圆钢工艺。钢材分析结果表明,酸蚀过程中,CM690钢（/%:0.29C,0.21Si,1.58Mn,0.017P,0.012S,0.017Ti）中条串状MnSTiN夹杂物及其周围带状富碳组织被腐蚀形成发纹状缺陷,另外,富碳贝氏体和珠光体亦逐渐腐蚀。通过控制RH终点[S]0.004%~0.007%,[N]从原55×10^-6~70×10^-6降至40×10^-6~50×10^-6,钢水过热度从25~40℃降至25~35℃,控制连铸拉速在1.3 m/min,二冷比水量由0.35 L/kg增至0.40 L/kg,基本消除了钢中的发纹缺陷。     

圆坯连铸凝固传热数学模型及应用

建立了34Mn5V钢Φ400 mm圆坯连铸过程中的凝固传热数学模型,运用该模型计算得到的二冷各区控制点的表面温度与现场实测结果一致。用该模型计算得出,钢水过热度对铸坯表面温度影响较小,拉速和二冷区冷却强度对铸坯温度影响较大。生产实践表明,当生产Φ400 mm铸坯的拉速达到0.4～0.6 m/min时,自动控制的二次冷却制度能满足工业连铸要求,可得到优质铸坯。     

100 t EAF-LF-VD-CC流程生产非调质钢的工艺实践

非调质钢S38MnSiV(/%:0.41～0.45C、0.55～0.70Si、1.40～1.55Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.10～0.20Cr、0.11～0.15V、0.012 0～0.020 0N)的生产流程为40%铁水+废钢-100 t EAF-LF-VD-160 mm×160 mm～260mm×340 mm CC工艺。通过控制电弧炉出钢终点[C] 0.15%～0.30%,出钢[P]≤0.012%,出钢温度1 640～1 680℃,高碱度渣精炼,控制钢液铝含量,VD后喂氮化锰线控制钢液中氮含量等工艺措施,8炉生产结果表明,钢中氧含量-[O]5×10^-6～11×10^-6,[H]1.2×10^-6～1.5×10^-6,[N]135×10^-6～180×10^-6;260 mm×340 mm铸坯热孔成Φ140 mm棒材经880℃ 120 min正火风冷,580℃ 240 min回火空冷后的抗拉强度Rm为870～925 MPa,屈服强度Rel为560～605 MPa,其冶金质量满足标准要求。     

防止超低碳铝镇静钢大方坯连铸水口堵塞的工艺实践

研究了铁水脱硫预处理-80 t顶底复吹转炉-LF-RH-280 mm×325 mm方坯连铸流程生产XGM6钢(/%:0.012C, ≤0.012Si, ≤0.08Mn,  ≤0.015P, ≤0.010S)等超低碳铝镇静钢时水口堵塞的原因和防止措施。通过控制转炉终点[O]≤600×10^-6, LF顶渣为高铝渣+电石,RH-OB脱碳后加铝粒脱氧,控制RH终点氧含量20×10^-6~30×10^-6, RH终点[Al]_s≤0.009%,中间包钢水过热度25~40℃,[Al]_s≤0.004%等工艺措施,基本避免超低碳铝镇静钢水口堵塞,连浇炉数由不足2炉提高到8炉以上。     

重轨钢浇次第一炉钢冶金质量的研究

对100 t LD-LF-VD-280 mm×380 mm连铸坯流程生产的U71Mn和U75V重轨钢第一炉钢的冶金质量进行了研究。统计结果表明,虽然第一炉钢过热度(21～38℃)较高,但第一炉钢中后半炉的最大氢、氧含量较前半炉分别降低0.2×10^-6和5×10^-6,夹杂物亦降低0.5级,后半炉钢的冶金质量可以满足重轨钢的要求,因此可将后半炉钢由原来的吊车轨改为重轨,该工艺实施后每年重轨钢可增产6万t以上。     

100 t EAF-LF-VDΦ500 mm连铸坯流程高压锅炉用钢SA-210A1生产实践

生产的高压锅炉用钢SA-210A1（/%:0.08～0.11C,0.22～0.24Si,0.72～0.74Mn,0.007～0.010P,0.004～0.005S,0.010～0.015V,0.025～0.035Ti,0.012～0.018Alt）的冶金工艺流程为55%铁水+废钢-100 t EAFLF-VDΦ500 mm坯连铸-轧制成Φ130mm圆钢。通过低铝脱氧工艺-EAF终点控制[C]≤0.06%,[P]0.006%～0.010%,出钢加石灰12 kg/t,AD粉（/%:10～13A1,55～60Al₂O₃,5～8SiO₂, 5～8Mg0）3 kg/t,700%Al钢芯铝3 kg/t预脱氧;LF采用5.76～6.06高碱度Al₂O₃渣系,LF终点喂0.40 kg/t钙线,软吹≥10 min;中间包钢水过热度15～25℃连铸结晶器和末端电磁搅拌,拉速0.31～0.32 m/min,铸坯缓冷≥48 h等工艺措施,SA-210A1钢中的[O]16×10^-6~ 24×10^-6,[N]65×10^-6～80×10^-6,[Alt]≤0.020%,铸坯和热轧圆钢低倍组织和非金属夹杂物均满足要求