轻压下条件下管线钢铸坯凝固组织与中心偏析的关系

 为研究在动态轻压下条件下等轴晶和柱状晶组织与管线钢板坯中心偏析的关系,试验通过改变中包钢水过热度来获得铸坯中心不同凝固组织,并分析不同凝固组织内的中心偏析情况。试验铸坯分别采用热酸腐蚀、化学分析的方法,定性、定量分析过热度在11~32℃之间,铸坯厚度方向上元素含量分布和不同凝固组织中的偏析形貌。结果显示：过热度在14℃以下的坯样中心为等轴晶组织,过热度在20℃以上的坯样中心完全为柱状晶组织;在现有轻压下条件下,中心为等轴晶和过热度为32℃时中心柱状晶组织的坯样中心偏析度均较低,但因铸坯中心整个等轴晶区内会分布着偏析点,因而较之中心柱状晶组织,中心为等轴晶组织中点状偏析分布范围较宽;当中心为柱状晶组织时,适当提高过热度、优化压下量,可降低中心偏析度,提高中心偏析评级。     

中间包钢液施加电脉冲的冶金效果研究

在攀钢1#板坯连铸中间包上,采用电脉冲处理钢液以提高凝固后铸坯的等轴晶率,对铸坯中心偏析和铸坯内部质量等冶金效果进行了分析.试验结果表明,电脉冲处理中间包钢液后,铸坯等轴晶率为53%～91%,平均66%,与未经过电脉冲处理铸坯相比,铸坯等轴晶率平均提高了45%.电脉冲处理后铸坯中心偏析明显减轻,铸坯内部质量更加良好.电脉冲处理改善铸坯中心碳、磷、硫等元素偏析效果明显,并且随着电流和频率的增加,改善效果更加明显,有利于提高其热轧板力学性能.     

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。     

弹簧钢轧制过程方坯凝固组织及偏析的遗传性研究

为了分析轧制过程方坯凝固组织及偏析的遗传性,以具有不同等轴晶率和偏析度的60Si2Mn方坯为试验对象,将断面为150 mm×150 mm的铸坯轧制成直径分别为75 mm和25 mm的2种棒材,检测了具有不同等轴晶率铸坯的偏析指数及钢材内部不同位置的力学性能。结果表明,在等轴晶率为42.7%~50.0%的范围内,铸坯距中心21.2 mm以外的偏心区域,碳的偏析指数并未随着等轴晶率的增加而提高;钢材的内部存在疏松和轻微偏析,且中心区域的力学性能相对更差,因此铸坯的中心偏析、疏松等缺陷会遗传至钢材;25 mm圆钢的力学性能及均匀性均优于75 mm圆钢,所以压下量的增加可减轻铸坯中心偏析的遗传性影响。     

Φ270 mm圆坯末端电磁搅拌工艺的研究

试验分析了不同凝固末端电磁搅拌(F-EMS)参数对Φ270 mm断面铸坯中心等轴晶比率和碳偏析指数等的影响。结果表明,连铸中碳钢时,末端电磁搅拌参数采用300 A/10Hz,可使铸坯中心等轴晶率达到35%以上,铸坯中心碳偏析指数小于1.05。     

结晶器电磁搅拌对圆坯质量的影响

研究分析了圆坯结晶器电磁搅拌(M—EMS）对圆坯质量的影响，工业实践始果表明，结晶器电磁搅拌对提高铸坯内部组织的致密度，扩大铸坯中心等轴晶比率，减少铸坯中心疏松、成分偏析、中心编孔等缺陷有显著效果。     

结晶器电磁搅拌对60Si2CrVAT弹簧钢凝固组织与中心偏析的影响

针对某厂60Si2CrVAT弹簧钢小方坯连铸坯存在的中心等轴晶率低以及比较严重的中心碳偏析等质量问题,系统研究了不同电磁搅拌工艺参数对断面150mm×150mm结晶器内磁场特性的影响,并通过工业试验研究了结晶器电磁搅拌(M-MES)电流和频率对宏观凝固组织和铸坯碳偏析的影响。研究结果表明:结晶器电磁搅拌(M-MES)电流增大,中心等轴晶率提高,铸坯中心碳偏析减小;搅拌频率对等轴晶率和铸坯中心碳偏析的影响呈非线性;优化最佳匹配的电磁搅拌电流和频率分别为340A和3.5Hz时,中心等轴晶率从21%增加到33%,中心碳偏析指数从1.22降低到1.05,消除了中心缩孔,铸坯内部质量有明显的改善。     

二冷电磁搅拌对无取向硅钢连铸坯质量的影响

研究了二冷电磁搅拌参数对无取向硅钢XG800 WR连铸板坯等轴晶率、中心偏析及白亮带的影响。结果表明,搅拌电流从0A增加到400 A,铸坯等轴晶率由19.6%增至26.5%;搅拌频率从0Hz增加到8 Hz,等轴晶率由21.7%增至26.1%。随搅拌电流增加,铸坯中心S、Si、Mn的偏析度先减小而后增加;搅拌强度过大,铸坯出现白亮带,白亮带处Si、Mn、S产生负偏析,S的负偏析最大,相应会导致铸坯中心S、Si、Mn元素的正偏析显著增加。综合考虑增加铸坯等轴晶率和减轻中心偏析以及避免产生白亮带,选取350 A/6 Hz的电磁搅拌参数为最佳。     

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。      

无取向电工钢XG800WR连铸电磁搅拌试验研究

采用铸坯低倍组织检验和化学分析的方法,研究板坏连铸机二冷区电磁搅拌器电流和频率参数对无取向电工钢XG800WR板坯中心偏析和等轴晶率的影响,结果表明:铸坯等轴晶率随着搅拌器电流强度和电流频率的增大而增加.采用二冷区电磁搅拌可减小中心易偏析元素S的偏析,试验得出:减小铸坯S偏析效果最好的电磁搅拌参数为电流380～400A...     

Effect of M-EMS on the solidification structure of a steel billet

Effects of mold electromagnetic stirring (M-EMS) on the solidification structure of 45# steel billet were investigated by examination of interdendritic corrosion The results show that the primary and secondary dendrite arm spacings increase from the edge of the billet to the center and decrease obviously with increasing electromagnetic torque, which will be beneficial to refine the solidification structure and enlarge the equiaxed crystal zone. The ratio of equiaxed crystal increases by 15.9% with the electromagnetic torque increasing from 230 to to the central area, where the cooling rates are similar at different torques. The closer to the central area, the less the influence of M-EMS on the cooling rate is. The ratio of the primary to secondary dendrite arm spacing is approximately 2.0, namely, λ1 ≈2λ2, and is constant irrespective of the stirring intensity and position of the billet. Original position analysis (OPA) results indicate that the center segregation of the billet is greatly improved, and the more uniform and compact solidification structure will be obtained with the increase of stirring intensity.     

凝固组织对GCr15轴承钢220 mm×260 mm连铸坯中心偏析的影响

铸坯高中心等轴晶率及小的二次枝晶臂间距有利于降低高碳钢M+E-EMS连铸坯中心偏析。通过建立GCr15钢220 mm×260 mm连铸坯耦合有限元-元胞自动机模型(CAFE)及二次枝晶臂间距(SDAS)模型,研究结晶器电磁搅拌、过热度和拉速对中心等轴晶率及二次枝晶臂间距的影响。结果表明,相比于拉速,过热度和结晶器电磁搅拌对其影响明显。随着过热度降低及结晶器电磁搅拌强度增加,铸坯中心等轴晶率增加而二次枝晶臂间距减小,而拉速对凝固终点和中心固相率影响大。工业试验结果表明,采用结晶器与凝固末端电磁搅拌,相比于过热度35℃和拉速0.75 m/min,控制过热度小于25℃且拉速调整为0.8 m/min时,轴承钢GCr15铸坯中心等轴晶率由原27%增加至38%且二次枝晶臂间距细化,中心碳偏析指数由原1.06～1.39降至0.93～1.13。     

管线钢连铸板坯的半宏观偏析和凝固组织

研究了不同凝固组织下管线钢的中心偏析情况.低倍组织腐蚀结果表明,连铸板坯的中心偏析由相对独立的、大小不一的半宏观偏析点组成,且不同凝固组织的半宏观偏析特征有所差别.化学成分分析表明,中心等轴晶时板坯中心为负偏析,且贯穿于整个等轴晶区中,而中心为柱状晶时则表现为正偏析.通过对比化学成分和半宏观偏析面积比发现,板坯的半宏观偏析面积比随C和Mn最大偏析度的增加而增加,由于化学成分分析只能反应局部位置的偏析情况,因此半宏观偏析面积比的方法对生产实践更具有指导意义.对不同过热度下不同凝固组织的半宏观偏析面积比的统计结果显示,在合理使用轻压下技术的前提下,中心为柱状晶更有利于减轻半宏观偏析面积比,进而改善管线钢连铸板坯的中心偏析.      

凝固组织对高强耐蚀管带状缺陷的影响

 连铸过程中的点状偏析是后续轧材中带状缺陷的源头,对产品服役过程抗腐蚀性能有重要影响。为了控制管材中的带状缺陷,以C110级石油套管钢为对象,研究了其铸态组织对后续热轧管和调质管中粗大带状缺陷的影响。结果表明,点状偏析主要存在于铸坯中心粗大等轴晶区,其内部存在细小的枝晶结构,但却伴随较严重的斑块状溶质元素偏析,遗传到热轧管中则表现为粗大的带状组织缺陷。这类带状组织很难通过热处理工艺消除,会保留在调质管中,从而影响产品服役性能。浇铸工艺研究表明,当前管坯连铸条件下,控制铸坯中心等轴晶区可有效抑制这类半宏观点状偏析的形成,明显减少热轧管和调质管中的粗大带状缺陷;随着铸坯等轴晶区的缩小,热轧管和调质管壁厚方向的显微硬度均匀性均获得显著提高。     

电磁搅拌在大方坯合金钢连铸机上的研究与应用

通过对结晶器电磁搅拌的各工艺参数进行了重新优化、设定,调整后的工艺参数大大提高了铸坯内部质量,中心缩孔、疏松、中间裂纹等常见缺陷的等级都控制在0.5级以内,中心偏析指数由原来的1.18降到1.03,铸坯中心等轴晶率比原来提高38%。     

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。     

高压锅炉管钢P12铸锭中夹杂物分布解剖研究

分别采用解剖、总氧分析(T[O])、原位统计分析、金相显微镜统计分析和小样电解实验研究了16.8 t高压锅炉管钢P12铸锭中夹杂物的分布.发现在铸锭的上中部存在夹杂物数量较低的负偏聚区域,而在中心及尾部中心部位存在夹杂物数量较高的正偏聚区域.为了表征夹杂物的偏聚程度,提出了夹杂物偏聚指数的新概念.总氧分析和原位统计分析结果表明铸锭中下部氧化物夹杂物偏聚指数达到1.4~1.6,而在上中部氧化物夹杂物的偏聚指数为0.5~0.7.金相统计分析和小样电解实验可同时分析钢中氧化物和硫化物等夹杂,其分析结果表明铸锭上中部夹杂物的偏聚指数为0.7~0.8,铸锭中下部夹杂物的偏聚指数为1.15~1.35.铸锭中心及锭尾中心区域氧化物夹杂平均尺寸明显大于其他区域,表明大夹杂物在上浮过程中被结晶雨捕获并沉降到底部是铸坯中下部夹杂物偏聚的主要机制.