连铸板坯网状裂纹成因及影响因素的研究

采用金相显微镜、SEM、TEM和EDS等方法,分析了因连铸板坯表面冷却不均匀引起γ→α反复相变导致碳氮化物在晶界析出,并在外力(热应力、弯曲矫直应力等)作用下产生沿晶界开裂的网状裂纹的形成机理,以及钢中[C]、Mn/S、[Al]、[V]、连铸冷却强度等对连铸板坯网状裂纹的形成和扩展的影响.     

宽厚板连铸坯中间裂纹成因分析及控制

针对某钢厂100t转炉→LF钢包精炼炉→板坯连铸机工艺流程和生产试验数据,探讨了板坯连铸一种内外弧型中间裂纹的发生机制。结果表明,连铸坯鼓肚收缩应变是中间裂纹产生的外因,钢的化学成分决定其高温力学性能,是中间裂纹产生的内因。某钢厂连铸板坯中间裂纹的产生是连铸坯鼓肚收缩应变和钢种的高温力学性能共同作用的结果,而弯曲矫直应变是中间裂纹扩展的重要影响因素,可能导致中间裂纹的扩展。结合钢种和铸坯规格的合理辊缝设计对控制中间裂纹至关重要。     

51B20连铸坯表面网状裂纹分析与控制

通过对冷镦钢连铸坯表面网状裂纹缺陷的组织形貌和成分进行分析发现,结晶器中铜渗入连铸坯表层,在晶界处形成富集并呈液态,从而降低了晶界能量,破坏了晶界的塑性,是形成表面网状裂纹的主要原因。针对网状裂纹的产生和扩展,提出了相应的改进措施。     

浸入式水口结构对连铸大圆坯质量的影响

为研究不同结构的浸入式水口对大规格连铸圆坯质量的影响,以某钢厂生产断面直径为500 mm的 42CrMo连铸圆坯为背景,对使用侧孔浸入式水口和传统直通浸入式水口的使用效果开展研究。结果表明,采用侧孔浸入式水口浇铸时,结晶器进出水温差由传统直通水口的3.30 ℃提高至3.54 ℃;连铸圆坯中心疏松由1.5级改善至1.0级,中心偏析指数由0.93~1.21降低到0.98~1.02,近表层至近中心碳极差由0.050%~0.075%降至0.035%~0.053%,使用侧孔浸入式水口的连铸圆坯碳偏析得到改善;铸坯内弧侧表层至3/4R处氧化物夹杂物总量减少0.5个/mm2;铸坯从1/4R处向内长度不小于13 μm的硫化物数量减少0.35个/mm2;轧材全氧质量分数平均降低0.000 12%,夹杂物中B类氧化物夹杂均在1.5级以内,钢中大尺寸夹杂物明显减少,钢的洁净度得到改善。     

氮化物形成元素对低碳含铌钢连铸板坯高温塑性和碳氮化物析出的影响

为了降低低碳含铌钢连铸坯的表面裂纹，在模拟钢坯表面通过立－弯式连铸机喷水冷却段和扇形段热循环的条件下，研究了碳氮化物的成分和形貌对连铸坯高温塑性的影响。现已表明，由于喷水重复冷却和与输送辊道紧密后再加热，引起的板坯表面温度变化，原始奥氏体晶界细小的铌的碳氮化物析出增多。高温微分热力学分析表明，钛的微合金化对钢凝固过程和δ／γ相变的过冷度有显著的影响，除钛元素外，氮化物形成元素诸如Ｚｒ，Ｙ等对钢的策     

连铸结晶器振动过程连铸坯应力分布有限元分析

对连铸结晶器振动过程进行了有限元模拟,获得了结晶器振动过程连铸坯表层应力分布,分析了结晶器锥度、结晶器与连铸坯间摩擦系数、拉速和连铸坯厚度对连铸坯表层应力分布的影响。振动过程结晶器末端附近区域连铸坯表层出现应力集中。随结晶器锥度减小和连铸坯宽度增加,连铸坯表层最大应力增加;拉速和连铸坯与结晶器间摩擦对连铸坯表层最大应力影响很小。研究结果对分析和认识连铸坯表面振痕的产生原因和结晶器磨损具有指导作用。     

微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术研发及应用

微合金钢连铸过程频发铸坯角部裂纹缺陷是钢铁行业的共性技术难题。基于微合金钢铸坯角部裂纹组织结构与析出特征检测,以及铸坯在结晶器与二冷铸流内的凝固热/力学行为演变规律定量化模拟,开发形成了基于新型角部高效传热曲面结晶器和铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷工艺与装备的微合金钢连铸坯角部裂纹控制技术。研究结果表明,传统板坯连铸工艺下,窄面直线型结晶器无法充分补偿坯壳收缩,致使厚保护渣膜与气隙在坯壳角部集中生成,大幅降低了结晶器中下部坯壳角部传热,引发微合金碳氮化物沿奥氏体晶界析出。传统二冷配水条件下,奥氏体晶界不可避免生成先共析铁素体膜低塑性组织。两者共同作用致使铸坯角部高温塑性不足而引发裂纹。通过开发新型曲面结晶器,坯壳角部于其内高效传热,凝固全程冷却速度大于5℃/s,弥散化了微合金碳氮化物高温析出。同时,基于窄面足辊超强冷新控冷结构,对铸坯角部实施γ→α→γ循环相变,铸坯角部晶粒显著超细化,高塑化控制了铸坯角部裂纹产生。     

选分结晶对包晶钢连铸坯表面裂纹的影响

针对某钢厂200 mm×2000 mm连铸机,采用现场试验方法重点研究了选分结晶对碳质量分数在0.09％ ～0.15％ 的包晶钢连铸坯表面裂纹的影响.研究发现,由于选分结晶的影响,碳含量在连铸坯厚度方向上呈现"M"形,初始凝固坯壳中,距离铸坯表面40 mm以内的区域碳含量低于原始钢液中的成分.对于初始钢液碳质量分数0....     

亚包晶钢Q235D连铸大方坯的质量控制

莱钢特钢厂50 t UHP-EAF (热装铁水比≥50%) +LF(VD)冶炼的Q235D钢(0.10%～0.17%C)260mm×300 mm的连铸坯轧制成直径Φ150 mm圆钢后,钢材表面出现裂纹。分析表明,钢的包晶点的碳当量[C1]与钢中实际碳含量[C]之间的差别△C越大,亚包晶钢Q235D钢材废品率越高。实践表明,控制0.15%～0.17%[C]使△C<0.015%,钢液过热度20～30℃,结合降低结晶器冷却水流量和二冷区冷却强度,低拉速,使成品材表面质量合格率在99.3%以上。     

含硫易切削钢连铸坯低倍裂纹的成因及控制

对300 mm×360 mm大方坯连铸含硫易切削钢（保硫钢）铸坯低倍的皮下、中间裂纹缺陷进行分析,认为 是由于钢中加S后,凝固过程中晶界容易析出FeS、MnS等夹杂物,导致晶界的抗应变能力降低,在外应力的作用 下容易沿晶界扩张形成皮下、中间裂纹。降低结晶器冷却水量及改善结晶器保护渣性能能够消除铸坯低倍皮下、 中间裂纹缺陷。     

焊接高强钢HG785粗轧开裂原因分析

焊接高强度钢坯在粗轧时开裂,采用金相显微镜和扫描电镜对开裂钢坯进行了观察和分析。结果表明,同批次的钢坯存在中间裂纹和中心等轴晶区的偏移,开裂钢坯的表面和截面均观察到砷富集的现象;分析认为钢坯上下板面冷却速度的不同导致钢坯内部存在较大的内应力,在拉坯时树枝晶间产生中间裂纹,并在粗轧时导致钢坯开裂,而砷富集则导致网状热裂纹的形成。     

高应力冲击磨损的白层剥落机制

研究了贝氏体钢经高应力冲击磨损后，试样表层内的组织变化及裂纹形成与扩展特征。实验发现，高应力冲击磨损后，磨损试样表层形成高硬度的白层与变形层。在白层与变形层内均产生不同程度的损伤裂纹。受力后损伤裂纹将向基体内和白层内扩展。裂纹在白层内的快速扩展造成表面白层的脆性剥落。在实验的基础上，作提出了高应力冲击磨损的白层剥落机制模型。     

异型连铸坯结晶器内表面纵裂萌生区域

 针对异型坯连铸过程中出现较多表面纵裂的问题,使用有限元软件ABAQUS建立铸坯二维微段模型,使用Fortran语言编写表面热流子程序DFLUX模拟铸坯在结晶器内的凝固传热过程,使用接触算法与重启动技术分析铸坯在热应力、表面摩擦力及钢水静压力下坯壳的受力状态。结合材料力学属性分析得出,[R]角、腹板中心、翼缘中心与窄面中心位置为异型坯表面纵裂纹最易萌生区域,[其中R]角处距离弯月面约200 mm处更容易萌生表面纵裂纹,腹板、翼缘中心与窄面中心距离弯月面180 mm处更容易萌生表面纵裂纹。     

Cr-Mo钢板常见表面裂纹原因分析及改进措施

Cr-Mo钢板属贝氏体型合金钢,在空冷条件下产生贝氏体组织.由于制造反应容器用Cr-Mo钢板多为大单重、大厚度截面,容易产生组织应力与热应力,如果在生产过程中控制不当可导致表面裂纹.常见的表面裂纹分为钢锭和来料板坯裂纹、轧前加热裂纹、轧制过程中的拉裂和炸裂、轧后应力裂纹及切割裂纹等,本文对表面裂纹特征及其产生原因进行分析,并提出相应的预防和改进措施.     

Propagation of surface cracks on beam blank in the mould during continuous casting

ABSTRACT

We focus on crack propagation to investigate surface cracks in the mould during continuous casting, based on the crack initiation mechanism proposed in previous studies. The temperature and stress data of a solidified shell were extracted, and an extended finite element model based on the continuous damage theory of elastic–plastic materials was developed to simulate surface crack propagation. The results showed that, in the cracked area, stress concentration occurred at the crack tip, and the element split open and the crack propagated when the maximum principal stress in the stress concentration area reached the critical value. Prefabricated cracks in the fillet and web mainly developed into longitudinal cracks in the mould. The theoretical mechanism of this study was found to be the same as the crack propagation mechanism observed during the actual production of beam blanks. Thus, this study reveals the theoretical principle of crack initiation and propagation and can provide theoretical guidance for controlling surface cracks during beam blank continuous casting.     

类金刚石薄膜在锥形纳米压头作用下的断裂分析

硬薄膜往往具有较脆的特性,在过载时易发生脆性断裂.本文研究了硬薄膜/软基体在锥形纳米压头作用下的断裂模式.利用等离子体化学沉积法在聚二醚酮基体上沉积生成类金刚石薄膜.使用纳米压痕法对其进行实验研究,实时记录纳米压头压入样品过程中所受的载荷以及位移.载荷位移曲线中有若干间断点,代表着裂纹的形成和扩展.压痕实验完成后,通过扫描电子显微镜和聚焦离子束观察发现,类金刚石薄膜压痕处出现规则的贯穿厚度的环形裂纹和径向裂纹.最后,利用有限元法分析了硬薄膜/软基体在锥形压头作用下的应力分布,通过cohesive单元模拟环形裂纹的起始和扩展.结果表明:环形裂纹是由薄膜表面较高的径向拉应力引起的,较高的径向拉应力发生于压头和薄膜表面接触区域的外侧;径向裂纹则是由薄膜在界面附近较大的拉应力引起的.并且,各圈环形裂纹的半径基本呈线性递增,这和实验观测基本相符.      

4130X气瓶管内壁圈裂原因探究及解决办法

为找出4130X气瓶钢管生产过程内壁圈状裂纹产生的原因,通过裂纹缺陷分析、坯料低倍组织对比分析、穿管加热工艺对比试验、热塑性模拟试验等多方面研究,发现裂纹产生机制是：坯料中聚集的热应力、组织应力在铸坯中间柱状晶和中心等轴晶的环形交接界面叠加,当叠加到一定值且达到该值的温度正处于材料热脆温度区间时,就使坯料产生环形裂纹,穿孔时,环形裂纹内部区域由于在轴向延伸变薄,而在径向由内往外扩张,最终在管内壁留下径向圈裂缺陷,然后通过减少应力和避开应力叠加的办法加以解决。     

2Cr13卡箍裂纹分析

对卡箍零件进行淬火、回火热处理后发现部分2Cr13卡箍零件周边表面有多条裂纹,用化学分析、金相检验、显微硬度检查、扫描电镜等方法对卡箍裂纹进行了分析。结果表明：卡箍裂纹产生的原因是锻造后未及时退火,产生组织应力导致零件开裂,在随后的热处理中使裂纹扩展并加深增多。     

连铸矫直过程板坯角部横向裂纹数值分析

 连铸过程中板坯角部可能出现横向裂纹,这些裂纹严重影响着连铸坯的质量和产量。本文采用显式动力学有限元方法对连铸矫直阶段连铸板坯表层金属应力变化规律进行了模拟,分析了角部应力的变化规律,并对矫直过程中连铸板坯应力分布对角部横向裂纹的影响进行了讨论。研究结果对指导连铸生产具有重要的实际意义和理论意义。