55钢小方坯连铸轻压下试验研究

针对55钢150 mm×150 mm连铸小方坯中心疏松、缩孔和中心偏析等常见质量缺陷,进行轻压下试验。通过比较不同压下总量以及拉速下铸坯的低倍组织和中心偏析,提出了合适的连铸工艺方案。试验结果和理论分析表明,在现有设备与工艺条件下轻压下工艺可有效改善55钢小方坯内部质量。其中,中心缩孔和疏松可以降至0.5级和1级以下,凝固中心偏析指数可降至1.1,并仍具有优化提升空间。     

弹簧钢小方坯成分偏析改善实践

化学成分偏析对弹簧钢棒材的力学性能、显微组织均匀性等均有重要影响。为改善某钢厂150 mm×150 mm弹簧钢小方坯的成分偏析,采用热酸腐蚀分析铸坯低倍组织、碳硫仪分析铸坯化学成分分布并结合传热数学模型,研究了拉速、比水量、过热度、电磁搅拌参数等连铸工艺参数对铸坯成分偏析的影响。结果表明,控制拉速为2.1 m/min、比水量为0.45 L/kg、末端电磁搅拌参数为400 A/10 Hz,可消除铸坯中心附近区域的负偏析,将中心正偏析度控制在1.15以下,且中心缩孔极为轻微。采用优化工艺后,弹簧钢棒材组织均匀性明显改善。     

邢钢结晶器电磁搅拌参数优化研究

在邢钢小方坯连铸机上进行试验,系统地研究了国产化结晶器电磁搅拌装置的最佳参数,分析了不同参数对连铸坯碳偏析的影响。试验结果表明,结晶器电磁搅拌改善了铸坯碳偏析现象,有效改善的最小电流为350 A,电流强度达到一定值后,继续增加电流强度对铸坯中心偏析的改善效果不明显。     

参数对70钢小方坯二次枝晶间距和中心偏析的影响

试验研究了70钢150 mm×150 mm 小方坯连铸不同工艺参数对铸坯中心C、Mn偏析和二次枝晶间距的影响。结果表明,在一定工况条件下,铸坯中心偏析指数和二次枝晶间距均随拉速的增大而增大,随压下量和比水量的增大而减小。凝固中心处的C元素偏析指数在1.00～1.26之间,而Mn元素偏析指数仅为0.98～1.06。C、Mn元素的偏析规律相同,且随着C偏析的增加,Mn的偏析比也会不断增大。     

连铸坯凝固末端电磁搅拌位置及连铸工艺优化

为了预测180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固末端位置,对国内某厂方坯连铸机开展射钉试验,并基于Thercast模拟仿真研究了连铸工艺参数(过热度、冷却强度、拉速)对凝固末端位置的研究。结果表明,在过热度20 ℃、拉速0.85 m/min下,180 mm×220 mm轴承钢方坯的凝固终点距离弯月面11.39 m,而末端电磁搅拌位置在11.40 m,无法充分发挥末端电磁搅拌的作用。根据射钉试验、Thercast仿真结果、设备条件、生产节奏等因素对连铸工艺进行了优化,适当降低结晶器水和足辊水量,保持其他参数不变。连铸坯低倍质量表明,工艺优化前铸坯中心存在疏松缩孔,工艺优化后中心疏松为1级、中心偏析为0级,满足质量要求。此外,通过9点法检验了工艺优化后的铸坯碳极差,其值不高于0.12%,满足质量要求。     

82B铸坯碳硫偏析和低倍缺陷控制的试验研究

通过现场试验和实验室分析相结合的方法,对不同连铸工艺条件下生产的82B铸坯的碳硫偏析和低倍缺陷进行了系统研究。结果表明:过热度、拉速和末搅拌3个影响铸坯偏析的因素随铸坯内部位置的变化和偏析元素种类的不同所起的作用大小不同。适当增加二冷强度可以有效地减轻铸坯的碳硫偏析特别是中心部位的碳硫偏析。二冷强度过高,二冷区存在喷水冷却不均匀的现象,导致铸坯内部产生中间裂纹。铸坯凝固末端使用电磁搅拌能够明显改善中心疏松和中心缩孔。     

基于“射钉法”的凝固坯壳厚度测定的应用研究

在双相钢生产过程中,对钢材内部质量有着严格要求,特别是溶质元素的中心偏析现象对钢材使用性能有严重影响。连铸工序实施凝固末端轻压下可以改善铸坯中心偏析,但实施效果与压下位置紧密相关。以双相钢590DP连铸过程为研究对象,通过射钉试验确定不同工况条件下凝固末端的准确位置,并构建铸坯凝固过程的预测模型。对断面尺寸为230 mm×1 200 mm的铸坯,在拉速1.0 m/min和1.2 m/min条件下的凝固过程进行了模型预测,并有针对性地实施了凝固末端轻压下,试验结果表明:铸坯内部质量得到明显改善,铸坯中心偏析由原先的B1.0提升到C0.5,铸坯中心偏析的曼内斯曼标准符合率由改进前的72%提高到改进后95.3%。     

结晶器电磁搅拌对轴承钢小方坯碳偏析影响

以150 mm×150 mm GCr15小方坯的试验数据为依据,分析了结晶器电磁搅拌电流参数和连铸工艺参数对连铸坯中心碳偏析以及低倍组织的影响,采用合适的结晶器电搅电流能够改善中心碳偏析     

基于改善连铸板坯中心偏析的传热仿真软件

针对连铸坯中心偏析的形成机制,本文设计开发了基于改善连铸板坯中心偏析的凝固传热仿真优化软件。软件模型细化了连铸过程中的边界条件,充分考虑了各个方向上(尤其是铸坯宽度方向)和不同铸坯表面位置的冷却边界条件差异,可准确地预测连铸过程中铸坯的凝固行为和液芯三维形状,以及分析预测铸坯的偏析区域。针对模拟分析结果,软件可以对实际铸机的冷却系统进行优化,改善连铸坯的中心偏析问题。针对AH36的实际生产工艺参数,软件对连铸板坯的液芯形状和中心偏析产生区域进行了预测。预测结果与实际生产中的铸坯中心偏析位置完全吻合。     

连铸坯中心碳偏析对其热轧盘条的遗传性

试验研究了高碳钢小方坯中心偏析对其热轧盘条性能的遗传性。以不同连铸工况下生产的70钢150 mm×150 mm小方坯为研究对象,后续轧制了直径10 mm和6.5 mm的两种规格盘条。用钻样取屑、热酸浸蚀、电子探针、光镜和拉伸等方法,检测分析了铸坯和盘条的化学成分、组织与力学性能。结果表明,铸坯中心C偏析明显大于Mn偏析,盘条的通条性随铸坯中心偏析的增大而变差。铸坯的中心偏析也会导致盘条发生网状碳化物、中心马氏体和带状组织等缺陷。此外,[?]6.5 mm盘条相对于[?]10 mm盘条的抗拉强度更大,元素分布更加均匀,索氏体率更高,控轧控冷工艺结合铸坯中心偏析的有效控制是改善轧材组织与性能的重要途径。     

82B小方坯凝固组织和偏析预测模型开发及应用

基于国内某厂82B小方坯连铸生产过程,使用ProCAST软件建立82B小方坯铸坯横断面宏观偏析模型,从温度场、坯壳厚度和凝固组织3个方面验证该模型的正确性,通过该模型研究连铸参数(拉速、比水量和过热度)对铸坯横断面宏观偏析的影响。模拟结果表明,82B连铸坯中心偏析随拉速和过热度的增加而增大,而比水量对中心偏析的影响较小。减轻铸坯中心偏析的关键在于控制铸坯拉速和过热度,因此为了保证铸坯中心碳偏析不高于1.10,应控制铸坯拉速低于2.64 m/min,过热度不高于10℃。     

大方坯连铸凝固末端电磁搅拌的数值模拟和试验分析

通过ANSYS有限元对凝固末端电磁搅拌(F-EMS)进行数值分析,得出凝固末端电磁搅拌的优化工艺参数为电流300 A、频率8 Hz,铸坯中心的磁感应强度能够满足要求.现场冷态测试结果和模拟结果基本吻合.以此为基础为包钢设计并制造出280 mm×380 mm大方坯凝固末端电磁搅拌器.生产试验表明,大方坯凝固末端电磁搅拌能够显著改善铸坯的中心疏松、缩孔等缺陷,减少了碳的偏析.     

电磁搅拌对高碳钢小方坯质量的影响

对结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌改善优质碳素钢连铸小方坯质量的工业性对比试验进行总结,结果表明,在现有的工艺条件下,选择合适的搅拌参数可较好地改善连铸坯的中心裂纹、中间裂纹、中心疏松、缩孔、角部裂纹和中心碳偏析.     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。     

末端电磁搅拌对轴承钢连铸坯内部质量的影响

试验分析了凝固末端电磁搅拌(F-EMS)在不同工艺参数条件下对180 mm×220 mm轴承钢连铸坯中心等轴晶比率,碳、磷及硫偏析,以及对连铸坯中心疏松及残余缩孔的影响,试验结果表明,当凝固末端电磁搅拌参数设置在(12 Hz/350 A)时,连铸坯中心等轴晶比率的平均值由未经末端电磁搅拌的42%提高至69%;当凝固末端电磁搅拌参数设置为10 Hz/300 A时,连铸坯的中心疏松、缩孔及中心偏析级别分别由未使用末端电磁搅拌的3.0级、1.5级和1.5级降至1.0级、0级和0级,碳、硫、磷质量分数极值分别由未使用末端电磁搅拌0.042%、0.003%、0.002%降至0.016%、0.001%、0.001%。     

320 mm×410 mm断面重轨钢连铸坯宏观偏析控制关键技术

针对320 mm×410 mm断面生产重轨钢宏观偏析较大的问题,在分析该断面生产重轨钢宏观偏析控制工艺难点的基础上,开展了电磁搅拌电流强度对比试验、重压下压下总量对比试验以及过热度与拉速匹配对比试验,获得了该断面生产重轨钢宏观偏析控制的最佳连铸工艺参数。试验结果表明,结晶器电搅电流强度600 A、2.4 Hz,凝固末端电搅电流强度330 A、7 Hz,重压下总压下量19～22 mm,过热度控制20～35 ℃、拉速控制0.70～0.72 m/min,生产的重轨钢连铸坯中心等轴晶率平均为41.2%,连铸坯中心偏析≤0.5级的比例达到85%,断面碳偏析指数控制在0.95～1.07,连铸坯质量较好,生产的钢轨质量满足标准要求,形成了320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢宏观偏析控制关键技术。     

凝固末端电磁搅拌对60Si2CrVAT连铸方坯凝固组织的影响

对M-EMS和M F-EMS电磁搅拌作用下60Si2CrVAT弹簧钢铸坯的凝固组织进行了对比分析,从低倍组织、微观组织、碳偏析以及铸坯缺陷等方面入手分析,讨论了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响.结果表明,凝固末端电磁搅拌可以显著改善60Si2CrVAT弹簧钢铸坯凝固组织,提高铸坯凝固组织的致密度,降低铸坯中心疏松和缩孔,而二次枝晶臂间距得到明显改善,中心等轴晶率明显提高,晶粒得到细化,从而显著地改善了铸坯的质量.     

帘线钢坯中心碳偏析的热扩散规律研究

针对钢帘线生产对碳偏析程度的要求,通过对72A帘线钢小方坯进行热扩散试验,摸索了加热参数对中心最大碳偏析度的影响规律,以期指导钢坯加热工艺的制定.结果表明,72A帘线钢连铸小方坯的最大碳偏析均出现在其几何中心区域;延长热扩散时间和提高保温温度,均有助于中心碳偏析的改善;采用1060 ℃保温10 h与1160 ℃保温6 h,中心碳偏析的热扩散效果相当,基本都可以满足钢帘线生产需要;1060 ℃保温时的热扩散回归方程显示,试验钢条件下,通过热扩散彻底消除中心碳偏析,几乎不可能也不现实,只能作为改善中心碳偏析的弥补手段.     

方坯连铸永磁搅拌技术的发展现状与展望

电磁搅拌已经成为连铸工艺中改善铸坯质量的重要技术手段。相较于传统的三相交流电磁搅拌(EMS),基于烧结钕铁硼材料的旋转永磁体搅拌(PMS)具有磁感应强度较大、电能消耗低、结构较简单等优点。主要对比了电磁搅拌和永磁搅拌的技术特点,介绍了永磁搅拌在方坯连铸结晶器和凝固末端的应用现状;结晶器内永磁搅拌有效改善了铸坯的表面和内部质量,表面小孔缺陷明显减少,改善铸坯中心疏松和中心碳偏析;而应用于高碳钢连铸凝固末端,随着永磁搅拌磁体转速的增加,铸坯中心碳偏析指数明显降低,同时吨钢电能消耗仅约为传统电磁搅拌的15%。     

凝固末端电磁搅拌对大方坯凝固组织的影响

对某钢厂80帘线钢在结晶器和凝固末端复合电磁搅拌(M+F-EMS)条件下生产的连铸大方坯的凝固组织进行了研究,从微观组织、成分偏析等方面进行了分析,探讨了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响。结果表明,凝固末端电磁搅拌可以明显的细化80帘线钢铸坯中心部位凝固组织,减少了铸坯中心疏松和缩孔,降低了铸坯中心碳、硫偏析。