喷嘴喷淋距离对连铸小方坯二冷均匀性的影响

研究了不同喷淋距离下连铸小方坯二冷喷嘴的水量分布,建立了凝固传热模型分析了82B钢连铸坯的热行为。该模型特别考虑了二冷区铸坯表面宽度方向的水流密度分布,并根据铸坯表面测温结果进行了模型校正。采用凝固传热模型研究了喷嘴喷淋距离对连铸二冷均匀性的影响。结果表明:喷嘴喷淋距离的增加有助于提高二冷水横向分布的均匀性,导致铸坯表面温度横向均匀性降低、纵向均匀性提高。这些效果有助于改善铸坯内部裂纹,但是会对角部裂纹产生不利影响。在二冷区前段喷嘴采用低喷淋距离,二冷区末段采用高喷淋距离,既可以提高铸坯角部温度,又能降低表面最大回温速率,有助于同时改善连铸坯角部和内部裂纹。在此基础上,提出了一种连铸小方坯二冷喷嘴布置方式,即二冷区每段喷嘴喷淋距离沿拉坯方向逐渐增加,该方法有助于提高连铸坯“纵?横”冷却均匀性。      

连铸板坯二冷高温区传热均匀性研究与优化

在板坯连铸过程中,二冷区传热的均匀性对铸坯表面与内部质量均有重要的影响。首先对国内某钢厂二冷各区的喷嘴进行了喷淋性能测试,根据各冷却区喷嘴的布局及2 000 mm×250 mm断面包晶桥梁钢板坯连铸生产过程的各区水量分布,建立了铸坯三维凝固传热有限元计算模型,模拟分析了铸坯在二冷区内的动态凝固传热行为。在此基础上,优化调整了连铸二冷高温区的喷嘴布局。结果表明,某钢厂原二冷区喷嘴布局条件下,其高温区的铸坯表面温度沿其横向波动较大。典型生产工艺下,二冷4区出口处的铸坯宽面表面横向温差最大,即距角部313 mm处的宽面表面温度最高为1 073 ℃,而距角部873 mm处的宽面表面温度最低为996 ℃,温差达77 ℃。而当铸坯进入二冷弧形区时,铸坯表面的横向温度分布逐渐趋于均匀。将二冷2区的喷嘴安装高度由距铸坯表面170提升至200 mm、3区和4区的喷嘴安装高度由距铸坯表面200提升至240 mm,可使铸坯在高温区内的表面横向温差最大值降至30 ℃以下,大幅改善铸坯表面温度分布的均匀性。     

涟钢ROKOP高效连铸方坯凝固传热的数学模型

建立了ROKOP高效连铸坯的凝固传热数学模型。提出二冷区总有效喷淋系数E与各段有效喷淋系数Ei、水量Qi和二冷段总水量Q的关系式E =Σ(EiQi) /Q ,二冷段有效比水量Bv与二冷段比水量B的关系为Bv =BE。应用该模型进行仿真计算 ,获得涟钢 6流ROKOP连铸机二冷区各段水量的控制方法。经生产实践证明 ,在生产 15 0mm× 15 0mm铸坯的拉速达到 3.8～ 4 .0m/min时自动控制的二次冷却制度满足工业连铸要求 ,得到优质铸坯。     

连铸过程铸坯皮下裂纹的产生及控制

摘要：通过数值模拟的方法研究了典型大方坯（325mm×280mm）连铸过程中温度场和应力场分布,分析了铸坯皮下裂纹产生的原因和主要影响因素,制定了控制铸坯皮下裂纹的具体措施。结果表明：在连铸过程中铸坯的最大回温为121℃,二冷一区最高回热速率达到217.48℃/m,二冷二区最高回热速率达到131.95℃/m,其他各区回热速率都较低。温度回升后铸坯横断面距铸坯表面15~30mm处的最大应力应变值已经超过了钢的极限应力应变值,因此,二冷一区和二区温度回升是铸坯产生皮下裂纹的主要原因。增加二冷一区水量,将此水量在二冷三区和四区相应地减小,可以降低二冷一区回热速率,降低最大回热温度到88℃,控制铸坯皮下裂纹的产生。     

60Si2Mn弹簧钢150 mm x 150 mm铸坯缺陷分析与工艺优化

针对60Si2Mn弹簧钢(/%:0.56～0.64C,1.50～2.00Si, 0.70～1.00Mn,≤0.025P,≤0.020S)的150 mm×150 mm连铸坯角部存在横向表面裂纹缺陷问题,通过采用金相显微镜和扫描电镜对铸坯角部横向表面裂纹缺陷进行分析及试验比对。结果表明：结晶器铜管锥度过大、拉坯阻力大、保护渣润滑效果差以及二次冷却不均匀导致角部产生横向表面裂纹。通过将结晶器铜管锥度从2.2 mm降到1.6 mm、保护渣熔化温度从1182℃降到1072℃、粘度从0.76 Pa·s降到0.52 Pa·s以及二次冷却比水量从0.45L/kg降到0.32L/kg等措施,降低铸坯在铜管内拉坯阻力,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷得到有效控制,铸坯表面探伤合格率从35%提高到92%。     

连铸过程铸坯皮下裂纹的产生及控制

通过数值模拟的方法研究了典型大方坯(325 mm×280 mm)连铸过程中温度场和应力场分布,分析了铸坯皮下裂纹产生的原因和主要影响因素,制定了控制铸坯皮下裂纹的具体措施。结果表明:在连铸过程中铸坯的最大回温为121℃,二冷一区最高回热速率达到217.48℃/m,二冷二区最高回热速率达到131.95℃/m,其他各区回热速率都较低。温度回升后铸坯横断面距铸坯表面15～30 mm处的最大应力应变值已经超过了钢的极限应力应变值,因此,二冷一区和二区温度回升是铸坯产生皮下裂纹的主要原因。增加二冷一区水量,将此水量在二冷三区和四区相应地减小,可以降低二冷一区回热速率,降低最大回热温度到88℃,控制铸坯皮下裂纹的产生。     

基于非调质钢凝固特性的二次冷却控制

提出了基于非调质钢凝固特性的二次冷却控制方法。在凝固特性研究方面,运用高温共聚焦显微镜、场发射扫描电镜研究了冷速对第二相粒子析出规律的影响,并阐释了先共析铁素体的相变机制。结果表明,第二相粒子在1086 ℃开始析出,并在912 ℃达到峰值。当冷速在0.1～5 ℃·s?1时,随着冷速增大,第二相粒子尺寸和数量均减小,且第二相粒子由晶界处的链状分布向晶体内的弥散分布过渡,提高冷速有助于削弱第二相粒子的钉扎作用,强化铸坯表层微观组织;在二冷配水优化方面,建立了考虑铸坯横向水量分布的凝固传热数学模型,提出了基于非调质钢凝固特性的二冷配水优化方案,即对出结晶器后的铸坯实施强冷,以满足控制第二相粒子析出的合理冷速和温度区间的要求。工业试验证实了技术方案的可行性。此外,研究表明,降低喷淋距离有助于改善连铸坯横向冷却不均匀性。本研究统筹考虑二冷水量与喷淋距离对非调质钢裂纹敏感性的影响,通过开展“纵?横”凝固冷却控制研究对连铸二次冷却进行系统优化,提出的二冷优化方案有助于改善连铸坯的表面及皮下裂纹。      

石油套管用钢37Mn5 Φ210 mm连铸圆坯凝固过程的数学模拟和工艺优化

在分析37Mn5钢（/%:0.34~0.39C,0.20~0.35Si,1.25~1.50Mn）凝固特性的基础上通过用ANSYS软件建立连铸圆坯凝固热-力耦合数学模型,对Φ210 mm连铸圆坯凝固过程进行模拟,分析了40 t中间包,拉速1.4 m/min,浇铸温度1531℃时,二冷水比水量0.58~0.78 L/kg和各段配置对铸坯表面温度、坯壳厚度、液芯长度和表面应力的影响。模拟结果表明,比水量每增加0.1 L/kg,铸坯表面约下降18℃,试验比水量变化对出口坯壳厚度、液芯长度和表面应力影响不显著,但原工艺配水量0.68 L/kg下二冷0段和1段之间空冷部位出现高达185℃急速回温,最大应力达6.41×10⁷Pa,通过保持配水量0.68 L/kg不变,调整各段配水量使0~1段间回温降至123℃,最高应力降至4.53×10⁷Pa,铸坯裂纹基本消失,表面质量显著改善。     

含铌微合金钢连铸坯角部裂纹控制二冷新工艺

基于唐钢中厚板厂含铌钢板坯连铸生产实际,采用数值模拟方法研究了Q345B- Nb含铌钢板坯连铸过程实施铸坯角部二冷高温区角部组织多相变晶粒细化控冷工艺的可行性。结果表明,通过在结晶器窄面足辊下方增加6组针对铸坯角部强喷淋冷却的喷嘴结构,可使铸坯角部温度下降至约600 ℃,而后减少立弯段中下部3区与4区冷却水量,可使铸坯角部温度回升至900 ℃以上,满足铸坯角部多相变温度控制条件。在此基础上,将新控冷工艺应用于现场实际,实施铸坯二冷高温区多相变控冷新工艺后,铸坯角部距表面0~20 mm范围内的组织均可由传统工艺下“奥氏体＋先共析铁素体膜”结构转变成“铁素体＋珠光体”结构,且晶粒细化至不大于20 μm,铸坯抗裂纹能力大幅提高,含铌钢连铸坯角部裂纹率由原工艺的5.89%稳定控制在小于0.1%水平。     

板坯连铸机二次冷却均匀性的分析与优化

针对某厂连铸板坯裂纹频繁出现的问题,结合连铸机的喷嘴布置特点,在测试分析铸机喷嘴的喷淋冷却特性的基础上,以Q235G钢为对象,考虑板坯宽度方向二冷水流密度分布状态,采用数值仿真方法模拟计算了200 mm×1350 mm连铸坯的凝固壳生长形貌及铸坯表面内弧温度分布.研究表明:板坯铸机二冷前期足辊段与零段原喷嘴布置及水流密...     

微合金化钢连铸坯角部横裂纹形成机制

为研究微合金钢连铸坯角部横裂纹缺陷形成机制问题,从理论上研究了连铸过程第二相粒子的析出行为,并在板坯连铸生产中进行"卧坯"试验。研究结果表明:X65管线钢中碳氮化钛、碳氮化铌、氮化铝的开始析出温度分别为1 508、1 123、1 165℃,析出峰值温度分别为1 360、870和840℃;"卧坯"试验发现结晶器内及垂直段无裂纹,在距弯月面3 270mm处,即对应于弯曲开始后710mm开始出现多处外弧横裂纹,而弧形段内无内弧裂纹,在弯曲段铸坯角部温度处于钢的第Ⅲ脆性区,同时外弧受拉应力,这是造成外弧角横裂产生的主要原因。     

大断面圆坯连铸温度场的数值模拟

通过大型通用有限元软件ANSYS建立铸坯凝固过程有限元仿真分析模型,在拉速0.25～0.35m/min,钢水过热度20℃的条件下,对20钢Φ中600mm和40Cr钢Φ500 mm圆坯连铸过程进行了计算和分析,得出距液面0～32 m时铸坯表面温度变化曲线。计算结果表明,当20钢Φ600 mm圆坯的拉速为0.3 m/min时,结晶器出口坯壳厚度为30.9 mm,结晶器出口铸坯温度为1050℃,二冷区表面最低温度978℃铸坯在距液面19.71 mm处完全凝固。Φ600 mm圆坯连铸机20钢生产实践表明,拉速0.25 m/min,结晶器出口铸坯表面温度为1048℃,二冷区表面最低温度为918℃,与模拟结果相似。     

30MnVS非调质钢的开发

 采用100 t电炉→LF精炼炉→VD真空炉→320 mm×480 mm大方坯轻压下连铸-控轧控冷工艺流程,制定了30MnVS钢合理的化学成分,并强化电炉终点控制、LF造白渣脱氧、增氮增硫、夹杂物变性处理和低过热度全保护浇铸等关键生产工艺,开发生产了30MnVS非调质钢,横截面各部位碳质量分数差值（碳偏析）为0.02％,晶粒度为10级,具有优异的强韧性配合和热稳定性,热轧态冲击功大于160 J,在常规锻造加热温度为1 160～1 200 ℃正火后保持细晶,屈服强度大于620 MPa, 冲击值不小于120 J,伸长率大于20%,显著高于国内传统非调质圆钢。     

薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制

 针对薄板坯连铸中碳钢边角部出现的角横裂纹缺陷,通过典型中碳钢（50CrV4）缺陷试样的金相分析、热塑性分析和铸坯二冷模拟仿真计算等方法,确定了原工艺条件下典型中碳钢铸坯边角部在铸机弯曲和矫直处的温度为850 ℃、处于第Ⅲ脆性区（650～945 ℃）是造成铸坯边角部裂纹的主要原因。结合武钢CSP铸机工艺特点,提出了连铸高拉速4.0～4.2 m/min,二冷前段强冷、后段和边部弱冷以及提高铸机设备精度等控制措施。各项措施实施后,中高碳钢铸坯边角部温度显著提升,热轧板表面横裂纹基本消失,各项性能满足客户要求。     

板坯角横裂成因及控制措施

针对微合金化钢角部横裂纹缺陷,从连铸工艺角度分析了板坯角横裂的形成原因,提出了微合金化钢角部横裂纹缺陷的控制措施。通过优化二次冷却强度、稳定结晶器液面、提高铸机精度、调整二冷喷嘴宽度、采用倒角结晶器及控制钢液增氮等措施,提高了铸坯表面质量,板坯角部横裂纹得到了有效改善,缺陷发生率由24%降低至2%。