连铸板坯角部结疤缺陷的研究与实践

对宝钢梅山炼钢厂连铸板坯角部结疤缺陷形成过程与机理进行了研究。通过对板坯结疤的宏观形貌分析和形成全过程的现场跟踪观察，初步判断板坯角部结疤缺陷产生于结晶器内弯月面位置。其原因在于弯月面初生坯壳的破裂、溢流、冷凝过程造成了坯壳角部凝固沟溢流。据此，提出了相应的工艺改进措施，即减少保护渣的烧结性，严格控制结晶器振动偏差，做好结晶器均匀冷却的控制，从而保证结晶器铜板质量及与结晶器内初生坯壳受力相关的设备功能的精度，避免板坯角部结疤缺陷的产生。     

方坯连铸机结晶器凝固传热的模型研究

开发了方坯连铸机结晶器内非稳态凝固传热的计算软件，能够预测结晶器内的温度分布和坯壳厚度。模型考虑了凝固时横、纵向以及角部气隙的存在所造成的传热不均匀。同时，采用等效比热法处理了凝固前沿产生的结晶潜热。并以生产厂方坯为研究对象，得出了结晶器温度分布规律、凝固坯壳生成规律，分析了拉速对铸坯温度和坯壳厚度的影响。结果表明，经模型计算得出的铸坯温度和结晶器出口处坯壳厚度值与现场测定的温度和拉漏数据基本相符。     

不同工艺条件下小方坯连铸结晶器内的热力学行为

角部表面纵裂和偏离角裂纹是小方坯连铸中的常见缺陷。通过建立小方坯连铸结晶器内铸坯与铜管热-力耦合有限元模型,研究了不同拉速条件下小方坯在结晶器内的热-力学行为。计算分析了拉速、钢水过热度和结晶器锥度等工艺因素对结晶器内坯壳温度分布和塑性应变的影响。结果表明,铸坯角部纵裂和偏离角裂纹容易在结晶器下部发生;提高拉速、降低钢水过热度、采用多锥度结晶器均有利于降低亚包晶钢坯壳凝固前沿偏离角区域的拉应变及其裂纹倾向。一定条件下,高拉速有利于改善结晶器区域坯壳厚度和温度的均匀性、降低亚包晶钢小方坯连铸结晶器内常见裂纹的发生倾向。     

连铸板坯结晶器内凝固坯壳裂纹敏感性研究

基于钢凝固两相区溶质微观偏析模型和连铸结晶器内坯壳凝固生长二维瞬态热/力耦合有限元模型,提出了定量化描述结晶器内坯壳凝固生长的裂纹敏感性预测模型---CSC(Cracking Susceptibility Coefficient)模型。通过分析结晶器内包晶钢坯壳凝固宏观热/力学行为和坯壳裂纹敏感系数分布,探究了板坯结晶器内包晶钢坯壳凝固生长过程中裂纹敏感性的变化规律。结果表明,典型包晶钢板坯连铸工况下,坯壳偏离角区域易产生"热点",引发坯壳凝固前沿脆性温度区宽度扩大,结晶器窄面线性单锥度极易破坏坯壳应力分布的均匀性;包晶钢板坯表面裂纹和皮下裂纹主要产生于坯壳凝固初期,坯壳角部皮下裂纹则在结晶器内大部分区域均可能产生。     

康卡斯特凸面铸坯结晶器

采用传统小方坯结晶器铸坯在凝固时,由于铸坯角部收缩,坯壳被拉离结晶器壁,由此产生了较大空隙,使导热率降低,角部坯壳生长速度随之明显降低致使坯壳生长速度严重不匀,因而铸坯极易出现纵向裂纹和挠曲缺陷。另外,坯壳的表面温差亦很大。据测,这种温差一般为90～100℃,甚至更大。这样大的温差使坯壳产生较大的内应力。当铸坯离开结晶器时其抗菱变的能力较差,纵向角裂     

连铸板坯角部纵裂原因分析及控制措施

针对双流板坯连铸机提拉速至1.4~1.5 m/min后,铸坯角部裂纹发生率升高的问题,通过对纵裂试样进行化学成分分析,对纵裂处进行金相显微镜组织观察、扫描电镜及能谱分析,同时结合水模拟试验对角部裂纹的形成机理进行研究。结果表明,裂纹两侧有大量氧化圆点,纵裂在结晶器内产生;通过对结晶器冷却水水量进行优化、控制合理的结晶器倒锥度及结晶器通钢量等措施,减少了连铸坯角部纵裂现象的发生。     

电炉连铸坯角部纵裂纹控制与探讨

从连铸坯角部纵裂纹产生原因分析入手 ,找出其控制措施 ,通过实践 ,有效地减少连铸坯角部纵裂的产生 ,为提高连铸坯表面质量进行了更深层次的探索 ,同时为解决连铸坯其它质量问题提供了参考依据     

连铸工艺参数对薄板坯热应力的影响

采用ANSYS软件对薄板坯连铸机漏斗型结晶器内钢液的凝固过程进行模拟,分析拉坯过程中坯壳的热应力状况,并引入了成裂指数的概念.研究表明,当拉速为4.0 m/min,过热度在14℃时,铸坯越接近结晶器出口时,裂纹越易产生于坯壳宽面中心位置;过热度对薄板坯在结晶器内热应力场的分布影响不大;在钢液凝固初期,适当提高拉速有利于减少角部产生裂纹的可能性.     

结晶器磨损对连铸小方坯鼓肚变形及内裂纹形成的影响

应用连铸坯凝固传热与应力分析耦合数学模型,定量地描述了坯壳与结晶器壁间气隙的大小和分布,着重研究了器磨损对坯壳鼓肚变形和内裂纹形成的影响。结果表明：气隙首先形成于坯壳的角部区域,并且以顶角处的气隙厚度最大,逐渐向中心区扩展;当结晶器磨损严重时,坯壳偏角区成为热节区,在热节区内坯壳厚度最薄,同时在结晶器下半部产生鼓肚变形,这种变形起始于坯壳最薄弱的偏角热节约。在热节区附近的铸坯对角线凝固前沿前生的力学应变达到临界应变,使铸坯产生内裂纹。研究结果验证了严重的结晶器磨损是连铸坯产生鼓肚变形、偏角区内裂纹乃至漏钢事故的重要原因之一,也说明了铸坯偏角区内裂纹是起源于对角线的凝固前沿并向温度相对较高的两个薄弱环节－表层热节区和凝固前沿方向扩展。     

方坯连铸中漏钢、角裂、菱变成因及除排措施

本文介绍了方坯连铸中产生漏钢、角部表面纵裂和菱形形变的原因及排除方法。对结晶器出口处的铸坯凝壳因受钢水静压力而产生的纵向、横向应力和弯矩,进行了三种情况的计算。实践证明,缩小结晶器下口至第一个夹辊中心的距离及缩小第一段辊子的间距对克服漏钢、表面纵裂和菱形变形均有显著效果。     

方坯连铸结晶器三维传热模拟

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面区域铜壁温度较低,上口接近水缝内冷却水温度;弯月面下50 mm处结晶器铜壁温度最高,达到157℃;模型计算所得结晶器铜管高温区域形状与实际生产中下线铜管高温过烧区域形状基本一致;铸坯表面偏离角部30 mm处角部影响消失,铸坯表面温度趋于一致。     

小方坯角部纵裂分析及控制

分析信钢小方坯产生角部纵裂的原因，并提出控制和解决措施。     

连铸板坯表面纵裂纹的形成原因及控制

连铸坯表面纵裂形成于结晶器内,由于凝固前沿树枝晶间富集液相导致的枝晶间脆性及结晶器中γ晶粒粗大导致的晶界脆性。在结晶器5种复杂应力的作用下,在结晶器内初生坯壳的薄弱处形成纵裂纹。坯壳出结晶器后,二冷段上部过强的冷却或对弧不良等各种应力都会促进纵裂纹的进一步扩展和延伸。为了防止纵裂纹萌生,首先要控制好结晶器保护渣及结晶器冷却工艺使结晶器传热均匀,防止坯壳凹陷变形;其次尽量降低钢中S、P等杂质元素含量,C含量避开包晶区。     

倒角结晶器在线热态调宽技术的应用研究

倒角结晶器由于边角部坯壳温度及厚度与正常直角结晶器区别较大,在线热态调宽过程中,相比于直角结晶器存在更大的风险。通过倒角结晶器角部夹钢的控制、加强板坯窄面的冷却和支撑及调宽模式优化等方面来解决。     

小方坯连铸结晶器横向曲面模拟优化设计

针对实际连铸生产过程中连铸坯偏角部热点区容易产生表面凹陷等缺陷问题,根据连铸过程凝固规律研究与实际漏钢坯壳测量分析建立了小方坯传热数学模型。采用有限元软件ANSYS模拟计算了不同结晶器横向曲面设计下结晶器内坯壳温度场、应力场以及坯壳厚度分布。结果表明:在结晶器偏角部位设置具有部分横向曲面的结晶器,能在有效消除铸坯偏角部表面凹陷的同时不会增加角部裂纹产生机率,为最优设计方案。     

结晶器传热对角部附近凝固迟缓的影响

日本加古川钢铁厂的板坯连铸机发生拉漏的部位,在角部附近常伴有纵裂。此处的坯壳厚度比不发生拉漏处的薄,凝固迟缓。这是由于亚包晶钢特有的凝固时δ/γ转变引起的不均匀凝固,铸坯/结晶器间的传热恶化造成的。因此,在     

漏斗型结晶器内坯壳凝固过程热力耦合数值模拟

应用热弹塑性有限元法,考虑铸坯与铜板的接触状态,建立了漏斗型结晶器内坯壳凝固过程的热力耦合模型.计算分析了结晶器内坯壳表面的温度场、应力场和纵裂指数的分布规律以及拉速对应力和纵裂指数的影响.结果表明,铸坯偏角部温度高于宽面和窄面中心温度并出现两个平台期;漏斗区域边缘出现应力峰值,是铸坯裂纹敏感区;宽面中心、漏斗区边缘和偏角部纵裂指数偏高,容易出现纵裂纹.适当提高拉速能够减小初生坯壳纵裂指数,减少裂纹形成机会.     

耐候钢板坯表面纵裂分析

通过金相等方法对现场取得的耐候钢板坯纵裂试样分析,结果证实铸坯表面的细小纵裂纹和粗大纵裂纹都是在结晶器内形核并生成,且形核部位是在坯壳表面以下2-4mm的低熔点区,纵裂纹边缘存在脱碳层,裂纹不但沿一次树枝晶臂延伸扩展,在二次树枝晶臂间也会发生裂纹的延伸扩展,在分析结果的基础上,提出不同类型纵裂产生的机理。     

微合金化钢连铸坯边角部无缺陷生产技术开发

以邯宝炼钢厂板坯连铸机为依托,以实际生产的典型铌、钒、钛微合金化钢为研究对象,系统研究了板坯表面裂纹缺陷形成机理,确定了倒角结晶器窄边铜板的最佳角度和最佳倒角长度;设计并开发了具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板,适用于带倒角连铸坯的新型支撑足辊系统;结晶器窄侧锥度的设计及应用管理,有效支撑了带倒角连铸坯的窄边,解决了角纵裂及角纵裂漏钢的难题,提高了结晶器窄边铜板的使用寿命,同时为连铸的高拉速提供了保证。项目突破了倒角结晶器技术工业化应用的技术瓶颈,从根本上解决了微合金化钢连铸板坯角部横裂纹问题,成功实现了大规模工业化稳定生产。     

SS400板坯表面纵裂原因分析与改进措施

SS400钢连铸板坯在生产检验中常出现表面纵裂缺陷。对有裂纹的连铸板坯进行了高温塑性试验、低倍、金相组织和夹杂物分析。结果表明,钢水中硫含量高、钢中存在夹杂物、连铸板坯坯壳厚度不均匀、结晶器锥度和矫直温度不合理均可引起连铸板坯表面纵裂。提出了避免连铸板坯产生表面裂纹的措施。