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。     

连铸工艺参数对SWRH82B钢160 mm x 160 mm坯中心碳偏析的影响

试验研究了结晶器电磁搅拌频率、拉速、过热度及二冷强度对SWRH82B连铸小方坯中心碳偏析的影响。研究结果表明,结晶器搅拌电流为300 A时,低电磁搅拌频率下铸坯中心碳偏析情况较好;拉速为1.8 m/min时,提高二冷比水量有利于改善中心碳偏析,但二冷比水量过高会加剧偏析;拉速为1.8 m/min时,二冷比水量为0.75 L/kg较为合适,拉速为1.9 m/min时,二冷比水量为0.8 L/kg是比较合适的;当过热度在20～30℃时,过热度对铸坯中心碳偏析的影响不大。     

连铸工艺参数对SWRH82B钢160 mm×160 mm坯中心碳偏析的影响

试验研究了结晶器电磁搅拌频率、拉速、过热度及二冷强度对SWRH82B连铸小方坯中心碳偏析的影响。研究结果表明,结晶器搅拌电流为300 A时,低电磁搅拌频率下铸坯中心碳偏析情况较好;拉速为1.8 m/min时,提高二冷比水量有利于改善中心碳偏析,但二冷比水量过高会加剧偏析;拉速为1.8 m/min时,二冷比水量为0.75 L/kg较为合适,拉速为1.9 m/min时,二冷比水量为0.8 L/kg是比较合适的;当过热度在20～30℃时,过热度对铸坯中心碳偏析的影响不大。     

φ200mm断面37Mn5钢凝固过程数学模型及在提拉速中的应用

基于ANSYS建立37Mn5钢φ200mm断面圆坯连铸过程中的凝固传热数学模型,并通过射钉试验及表面测温对模型的准确性进行了验证,模拟研究了拉速、过热度以及比水量对凝固终点、铸坯表面温度以及铸坯中心过热消散位置的影响,研究结果证明:比水量对铸坯表面回温影响最大,每增加0.1L·kg~(-1),铸坯表面回温增加10℃,而拉速对凝固终点及铸坯中心的过热消散的位置影响最大,拉速每增加0.1m·min~(-1),凝固终点及铸坯中心的过热消散的位置分别增加1.1m和0.8m,并从理论上验证了φ200 mm断面生产37Mn5拉速从1.4m·min~(-1)提高到1.8m·min~(-1)的可行性,另外考虑到37Mn5的高温热塑性特点及二冷冶金准则,针对铸坯存在的质量缺陷,优化二冷工艺制度,工业试验结果表明:低过热度(25℃以下),比水量为0.3L·kg~(-1),拉速从1.4m·min~(-1)提高到1.8m·min~(-1)时,铸坯低倍质量良好,无内裂纹以及中心缩孔,中心等轴晶率为35%,但过高的过热度(30℃以上)会存在中心缩孔。     

连铸工艺对齿轮钢铸坯碳偏析的影响分析

钢液在凝固过程中由于碳的不均匀分布导致了铸坯碳偏析。研究了钢水过热度与拉速、二冷比水量、电磁搅拌强度对齿轮钢铸坯碳偏析的影响。结果表明:拉速控制在1.7 m/min,过热度控制在20~35℃;结晶器电磁搅拌强度和末端电磁搅拌强度扭矩分别在32 N.cm、15 N.cm,比水量在0.6 L/kg时,连铸坯碳偏析改善比较明显。     

GCr15连铸大方坯凝固终点及末端的大压下区间

建立二维非稳态传热模型对380 mm×490 mm大方坯凝固过程进行了模拟计算,并采用射钉试验结果验证了该模型的准确性。计算结果表明,拉速对凝固终点影响最大,过热度和比水量影响较小。拉速每增加0.01 m/min,凝固终点后移约0.5 m;过热度每增加10℃,凝固终点后移约0.3 m;比水量每减少0.02 L/kg,凝固终点后移约0.15 m。在固相率较低时进行大压下,铸坯中心质量并未改善,同时会产生2.0级的中间裂纹。通过调整拉速,在较高固相率时进行大压下,铸坯中心偏析由2.0级改善到0.5级,中心疏松和缩孔降到0.5级,并且消除了内部裂纹。     

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。     

GCr15钢大方坯传热凝固数值模拟

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,研究了过热度、拉速和比水量对大方坯凝固过程的影响,并通过对铸坯中心固相率及液芯长度的分析,确定了最佳末端电磁搅拌位置,并优化了拉速。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液芯长度和液相区长度均随之增加,而两相区长度则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液芯长度、两相区长度、液相区长度均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液芯长度减小;当比水量为0.29 L/kg时,过热度应控制在15~35℃,拉速需控制在0.46~0.49m/min,且最佳拉速为0.48 m/min。     

小方坯连铸20CrMnTiH齿轮钢宏观偏析控制

针对小方坯连铸齿轮钢偏析严重的问题,采用化学元素分析以及原位分析仪分析了断面碳元素的分布情况,通过低过热度、拉速、电磁搅拌以及二冷水试验,确定了最佳连铸工艺参数。工业应用试验表明,过热度采用20℃±5℃,拉速采用1.30 m/min,结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌的电流强度分别采用250 A和50 A,二冷水比水量采用0.41L/kg有利于偏析控制,铸坯断面碳偏析指数控制在0.94～1.05,棒材断面硬度(HV)控制在±10以内。     

连铸工艺对铸坯碳偏析影响的研究

钢液凝固过程中碳的不均匀分布是导致铸坯低倍碳偏析的主要原因,研究了钢水过热度、拉速、电磁搅拌强度对铸坯碳偏析指数的影响。在正常生产条件下,将中间包浇铸过热度控制在20～30℃、拉速1.8 m/min、结晶器电磁搅拌在200 A和4 Hz,对铸坯碳偏析改善有利,碳偏析指数降到了1.02。     

X80管线钢238 mm x 1 650 mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢（/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V）238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度（25~55℃）,拉速（1.2~1.3m/min）和二冷水量（79.2~96.8 m³/h）对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m³/h。     

连铸工艺参数对高碳钢小方坯内部质量的影响

研究了连铸工艺参数对于高碳钢小方坯内部质量的影响,结果表明,结晶器电磁搅拌强度增加,高碳钢小方坯中心碳偏析减小,但坯壳内的负偏析加重。在结晶器电磁搅拌条件下,随着二冷比水量增大,中心碳偏析减小;随拉速、中间包钢水过热度和钢中碳含量增加,中心碳偏析加重。     

高拉速下37Mn5钢连铸圆坯内部质量控制研究

针对Φ200 mm 37Mn5钢圆坯高拉速下铸坯存在的内部裂纹、中心缩孔与中心疏松等缺陷,结合生产实际分析得出过热度高、结晶器电磁搅拌强度偏小、二冷工艺及喷嘴布置不合适是引起铸坯质量问题的主要原因。通过建立经射钉及测温试验验证的凝固传热模型与采用高斯计测量电磁搅拌磁场的分布特征分别对二冷工艺制度和结晶器电磁搅拌参数进行优化,同时对二冷区喷嘴布置进行改进。结果表明:对于Φ200 mm断面37Mn5钢连铸拉速从1.4 m/min提高到1.8 m/min,铸坯内部质量明显改善,内部裂纹消失,中心缩孔和中心疏松均为0.5级,若过热度大于30℃,仍存在比较严重的中心缩孔。     

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。     

连铸参数和末端电磁搅拌对82B钢小方坯中心碳偏析的影响

试验研究了结晶器电磁搅拌240 A/4 Hz时末端电磁搅拌(160 A/4 Hz～280 A/8 Hz),中间包钢水温度(1 500～1 542℃),拉速(1.7～1.9 m/min)和二冷区比水量(0.7～1.1 L/kg)对82B钢(/%:0.81C、0.76Mn、0.25Si、0.2Cr)150 mm×150 mm方坯中心碳偏析的影响。结果表明,在未采用末端电磁搅拌时,降低过热度和拉速、提高比水量有利于减少小方坯中心碳偏析。采用最佳的末端电磁搅拌参数160 A/6 Hz时,82B钢小方坯中心碳偏析指数最低,为1.02。     

优化连铸工艺改善SWRH82A钢150 mm x 150 mm 铸坯中心碳偏析实践

 为了减轻SWRH82A钢150 mm x 150 mm铸坯中心碳偏析,进行了拉速(1. 9 ~2. 3 m/min)、二冷比水 量(0. 75 ~ 1.24 L/kg)、过热度(25 ~38 °C )、结晶器电磁搅拌强度(300 - 350 A)和末端电磁搅拌强度(300 - 470 A) 连铸工艺参数试验。结果证明,合理控制拉速1.9-2.0 m/min,钢水过热度25°C 左右、比水量为1. 01 I7kg、结晶 器电磁搅拌强度为350 A/3 Hz、末端电磁搅拌强度为400 A/7 Hz时,铸坯中心碳偏析指数可以得到大幅改善,由原 来的1.21降为1.05。     

GCr15轴承钢235mm×265mm方坯连铸工艺的优化

西宁特钢的GCr15轴承钢连铸坯由90 t UHP Consteel EAF-LF(VD)-CC流程生产.通过全程保护浇铸,钢中平均氧含量减少3.15×10-6;控制钢水过热度≤20℃,拉速0.7～0.8 m/min,二次冷却比水量0.40 L/kg,铸坯平均等轴晶率≥60%,且铸坯质量明显提高;在上述优化工艺参数下,采用3.25 Hz/250 A结晶器电磁搅拌和20 Hz/300 A凝固末端电磁搅拌,铸坯中心碳偏析指数为0.99～1.20.     

低碳钢Q345E Φ600mm连铸圆坯宏观碳偏析的控制

Q345E钢(/%:0.13~0.17C,0.24~0.28Si,1.02~1.40Mn,0.015~0.040Al,≤0.015P,≤0.015S)的冶金流程为70 t转炉-LF-VD-Φ600 mm圆坯连铸工艺。通过0.08 L/kg比水量和0.18、0.20、0.22 m/min拉速条件下的凝固模拟计算,结合拉速0.22 m/min,过热度20℃,一冷4 600 L/min(进出水温差2.7℃),二冷L_1-38、L_2-6和L_3-5 L/min条件下的射钉试验,确定该拉速下Q345E钢Φ600 m/圆坯的凝固末端位置距弯月面22.4 m,在此基础上优化结晶器M-EMS\末端F-EMS组合电磁搅拌,调整连铸工艺,使大圆坯宏观碳偏析取得显著改善。结果表明,浇铸过热度、电磁搅拌参数是影响碳偏析的重要工艺条件;当过热度20~30℃、拉速0.22~0.24 m/min、M-EMS(200 A,2 Hz)、F-EMS(400 A,8 Hz)交替搅拌时,Q345E钢Φ600 mm断面碳极差≤0.04%C。     

大方坯末端电磁搅拌工艺参数优化

结合某厂大方坯连铸机的实际情况,采用Pro CAST软件建立了数学传热模型,并利用射钉结果对模型加以修正,提高了模型的准确性。根据大方坯模拟结果,末端电磁搅拌位置设在凝固率为0.6~0.7或者液芯35~55 mm处效果不佳,研究铸坯凝固规律,选择装在中心固相率为0.1处,这与3/4液相穴位置相对应。根据固相率为0.1的概念,得出过热度28℃,比水量0.6 L/kg条件下,拉速0.78 m/min偏大,推荐拉速0.7 m/mim,并计算了最佳拉速随现场过热度的变化。优化后铸坯内部质量明显改善。     

连铸工艺对M2高速钢碳化物析出的影响

采用立式连铸机生产135 mm×135 mm M2高速钢,并利用金相显微镜和扫描电镜分析了不同拉速、过热度、电磁搅拌参数对铸坯碳化物的分布、形貌、厚度的影响。结果表明:M2钢连铸坯横截面上平均碳化物面积分数约0. 20,改变连铸工艺对其影响不大;拉速和过热度分别从1. 5 m/min、50℃降低到1. 0 m/min、30℃,碳化物网的厚度降低29. 4%,碳化物均匀性明显提高;结晶器电磁搅拌可以有效降低M2钢连铸坯中心碳化物含量和碳化物网厚度,提高碳化物均匀性。