连铸特厚板坯内部质量控制的关键技术

 采用连铸工艺流程生产特厚钢板具有低能耗、低排放和高效率的显著优势。然而，连铸坯中心偏析与疏松、内部大尺寸夹杂物未能得到较好的控制，是导致厚度不小于100 mm特厚板探伤不合格的主要原因。鉴于此，研发了特厚板连铸坯内部夹杂物去除技术与中心偏析、疏松控制技术，给出了利于夹杂物充分上浮去除的铸机最佳垂直段高度，以及改善铸坯中心偏析与疏松缺陷的凝固末端压下率参数。应用结果表明，上述技术措施取得了明显效果，生产的特厚板坯质量良好，采用连铸特厚板坯轧制出了优质特厚板。     

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

用单向凝固法生产特厚板坯的可行性研究

介绍了侧冷方式下单向凝固的特点，并探讨了用这种工艺生产厚板坯的可行性。研究结果表明，在侧冷方式下，用该工艺铸造的钢坯组织致密，夹杂物上浮情况良好，无集中缩孔，综合成材率可达９０％左右，用该方法生产特厚板坯极具有可行性。     

特厚板的生产与单向凝固技术

在分析现代特厚板生产工艺的基础上注法着重研究了日本利用单赂凝固技术生产特板的工艺特点，并在现有的基础上开发了上注法的新工艺，获得了国家发明专利，为特厚板的生产开辟了一新的途径。     

特厚板坯窄边鼓肚原因分析与控制

特厚板坯在浇铸过程中由于窄边鼓肚变形引起液相穴富集溶质钢水流动，传热不均导致严重的中心偏析和中心线状裂纹，同时增加边角部裂纹发生率。因此特厚板坯窄边鼓肚已成为了限制其质量发展的重要因素。本文结合南钢特厚板坯连铸机实际生产工艺，在生产前通过进行扇形段辊缝调整、增强了结晶器与窄边足辊的冷却强度，增加了铸坯坯壳厚度；并通过增加结晶器窄边足辊对数，进行铸坯出结晶器后窄边锥度补偿，延长对铸坯窄边的支撑，减小了钢水静压力对窄边的作用力。通过加强对生产过程中间包钢水过热度与拉速的控制，在结晶器中形成较厚坯壳，有效解决了特厚板坯460/370 mm×(1 800～2 600)mm断面窄边鼓肚现象，窄边鼓肚单侧鼓肚量控制在5 mm以内，改善了特厚板坯的表面及内部质量。相关研究结果将为未来特厚板的品种研发提供理论基础。     

特厚板厚度方向形变传递规律的仿真分析

 基于Gleeble热压缩试验、有限元方法对一种HSLA钢特厚板轧制过程中厚度方向变形向心部传递的规律进行了仿真研究。首次从有限元角度定量揭示出特厚板生产中高温、低速、大压下量的轧制规范机理。仿真所用材料本构模型由Gleeble试验数据结合Arrhenius方程所构建,研究了轧制速度、压下量、轧制温度以及板坯厚度对特厚板厚度方向应变分布的影响规律。结果表明,轧制速度小于1 m/s时（平均应变速率小于 0.33 s－1）,有利于变形向钢板心部传递,削弱截面效应;压下量越大,钢板等效应变越大,且厚度方向最大等效应变出现的位置向心部偏移;轧制温度对等效应变的分布影响不显著,但是高温轧制有利于减小轧机负荷;板坯越厚,变形分布不均匀性越显著。当板坯厚度为500 mm时,截面的最大、最小等效应变差达到0.2。生产中,在设备允许的情况下,建议特厚板的轧制采用高温、低速、大压下量规范。     

首秦Q345系列低合金厚板研发与应用通过验收

首秦公司“Q345系列低合金厚板的开发与应用”项目通过专家验收。“Q345系列低合金厚板的开发与应用”项目结合首秦公司现有工艺和设备条件，采用低S、P冶炼技术，LF＋RH双联生产技术，连铸坯质量控制综合技术，微合金化技术，以及低速大压下量、优化控轧控冷等多项先进技术。在项目研发过程中，首秦公司成功利用250mm厚板坯生产出了厚度80～100mmQ345系列低合金特厚板。填补了首钢特厚板生产的空白，产品质量达到用连铸坯生产非热处理特厚钢板的国内先进水平，为低成本生产Q345A／B／C／D／E级特厚钢板开发出了一条新途径。     

连铸板坯凝固末端位置的研究

 连铸坯凝固末端位置的确定方法有实验测定法和数学模型法。针对鞍钢厚板坯连铸机,采用有效比热容法建立板坯连铸二冷凝固传热数学模型来预报凝固末端的位置,用实验测定值验证了模型的可靠性。应用数学模型分析拉速对厚板坯凝固末端位置的影响,将计算结果回归得到了X65管线钢和船板钢在不同拉速范围内凝固末段位置和拉速的数学关系式,可为现场控制连铸凝固终点提供参考。     

420mm厚度特厚板坯连铸工艺、装备及控制关键技术

<正>编号:2014161获奖等级:贰等项目简介:本项目属于钢铁冶金-连续铸钢技术领域。特厚板材是船舶制造、海洋工程、能源石化、高层建筑等领域不可或缺的金属材料。生产厚度不小于100mm特厚板的传统方法是"模铸+开坯+轧制",存在耗能高、污染重、收得率低等问题。世界范围内已建特厚板坯(厚度不超过400mm)连铸机4台(其中,中国1台),技术均源于发达国家。亟待开发适应于特厚     

动态轻压下位置对400mm特厚板坯中心偏析的影响

介绍了秦皇岛首秦金属材料有限公司400 mm特厚板坯生产现状,分析了动态轻压下位置对特厚板坯中心偏析的影响,结果发现:延长两相区及固相区的轻压下区间,有利于改善特厚板坯的中心偏析。根据C、S化学分析结果,发现400 mm特厚板坯与250 mm中厚板坯中心偏析类型相一致,宽度方向钢液成分分布不均匀,液相穴呈"W"形。     

机型与防止特厚板坯表面裂纹的关系

在确定特厚板坯连铸机型时,弄清机型如何影响特厚板坯表面质量很重要。用数值模拟方法研究了特厚板坯在弯曲矫直区的温度与机型的关系。研究结果表明,垂弯带液芯矫直型连铸机有利于防止铸坯表面裂纹。本研究成果对选择适宜的特厚板坯连铸机型具有一定意义。     

Q345钢宽板坯连铸凝固末端位置的研究

根据武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司Q345钢宽板坯实际生产条件,建立宽板坯凝固传热数学模型来确定其凝固末端位置,并采用射钉法验证及修正.结果表明:射钉试验测量结果与凝固传热数学模型结果误差在±1.3％以内,模型计算结果能真实反映此钢种宽板坯凝固末端位置.在典型拉速1.15 m/min下,200 mm厚宽板坯两相区位于距结晶器液面13.32～20.95 m处;在典型拉速0.95 m/min下,250 mm厚宽板坯两相区位于距结晶器液面16.16～23.45m处;在典型拉速0.80 m/min下,300mm厚宽板坯两相区位于距结晶器液面19.34～27.65m处.不同拉速及铸坯厚度下,凝固末端位置差别较大.采用优化的轻压下技术后,Q345宽板坯中心偏析Ⅰ级内平均合格率由85.4％提高到99.5％.     

特厚板坯连铸机二冷区喷嘴选型与布置

 连铸的二次冷却是影响铸坯质量的重要因素之一,而喷嘴选型和布置对二次冷却均匀性尤为重要。针对厚度大于400mm的特厚板坯生产所具有浇铸速度低、角部温度低、横向温度不均匀、液芯长度偏长等特点,拟定了特厚板坯喷嘴选型及布置的设计要求准则,再基于喷嘴厂提供的喷嘴试验参数和设备设计特点,从喷嘴喷射角度、安装高度、喷嘴间距、布置方式等方面对特厚板坯喷嘴选型与布置进行了分析,并就弱化特厚板坯边部冷却、均匀化水流密度提出了策略。生产实践表明,特厚板坯外形尺寸良好,表面质量无缺陷、内部质量良好。     

Q345B特厚复合钢板开发

 为了开发150 mm以上的特厚钢板,采用Q345B连铸板坯,经过表面清理、真空焊接及室式炉加热、宽厚板轧机轧制的工艺生产200 mm特厚复合钢板;用探伤、拉伸、剪切及冷弯等试验检验其结合度和力学性能,利用光学显微镜和扫描电镜等分析特厚钢板的组织及拉伸断口。结果表明,采用该工艺生产的特厚复合钢板结合性良好,能够满足GB/T 7734—2004Ⅰ级探伤要求;结合部位组织和基体组织均为铁素体＋珠光体组织;复合钢板的厚度方向断面收缩率达到35%以上。     

海洋平台用齿条钢特厚板坯料水冷模铸技术研发

从特厚板坯料制造的角度,综述了海洋平台用齿条钢在国内外执行的标准及生产现状,分析了特厚板坯料生产技术及其难点。在此基础上,介绍了中冶京诚顺序凝固水冷模铸技术及中试结果,并采用仿真手段,预测了采用水冷模铸技术生产齿条钢坯料的可行性。仿真结果表明,采用顺序凝固的水冷模铸技术能够制造大单重高品质齿条钢坯料,为齿条钢坯料生产探索了一条兼具经济性和实用性的工艺方法。     

首秦特厚板坯连铸生产工艺实践

简要介绍了首秦公司3号特厚板坯连铸机的主要工艺及自动控制特点,通过对生产过程中发生的铸坯内外部质量缺陷及其防治措施的总结,成功解决了特厚板坯的内外部质量问题。     

CISDI-特厚板坯连铸技术

正通过开发低能耗、高效率、高洁净的特殊钢冶炼、凝固及热加工等关键技术,形成了具有国际先进水平的特厚板生产工艺流程,依托新余钢铁集团有限公司建立了特厚板生产示范线,实现特殊钢典型生产线技术及流程创新和集成,支撑特殊钢产业发展,提升特殊钢产业的竞争力。     

连铸厚板坯几何形状的热机建模

奥钢联林茨公司为了生产厚355 mm、宽1 600 mm的特厚板坯,升级改造了第3炼钢厂的5号连铸机。该弧形连铸机最初设计生产的板坯最大厚度为285 mm,弧形半径为10 m,配置了直结晶器,对带液芯的铸坯进行弯曲和矫直。在这种类型的连铸机上生产厚度为355 mm铸坯的主要问题是板坯的几何形状。由于弯曲时铸坯角部变形,铸坯可能出现小的皮下热裂纹。为了模拟在浇注过程中结晶器液面到弧形段开始位置的连铸板坯变形,使用ABAQUS软件开发了有限元3D模型。该热力学模型结合材料的粘弹性定律计算浇注过程凝固坯壳的张应力和压应力。据观测,模拟计算出的浇注过程凝固坯壳的张应力和压应力的分布与小热裂纹的外形大致相符。还将抽样测量的板坯几何形状与有限元计算结果进行了比较。采用热机建模计算结果,通过优化结晶器锥度和强化出结晶器后铸坯窄面的冷却,改进了板坯的几何形状。     

厚板坯连铸凝固过程数值模拟

将鞍钢股份有限公司一炼钢厚板坯连铸结晶器、二冷水导热的实际情况与铸坯凝固导热过程的理论分析相结合,采用VisualBasic语言对厚板坯连铸凝固过程进行了模拟计算,模拟计算结果与铸坯射钉测厚结果基本一致。数值模拟结果表明,一炼钢新购置的动态配水系统实际运行满足铸坯凝固需要。     

日本连铸板坯制造特厚板技术

介绍了日本在生产特厚板时的铸坯软压下及轧制技术,连铸板坯焊接复合轧制技术及双向锻造轧制技术等。与此同时对各种技术的特点进行了评述。