含硼钢板坯边角裂纹的成因与控制

 采用金相显微镜、扫描电镜和Gleeble-3800热模拟试验机分析了含硼微合金化钢板边角部表面裂纹的形成原因。发现二冷矫直区铸坯内弧边角部温度位于该钢种第3脆性温度区间内,拉速较低和二冷水表及喷嘴布置不合理导致了内弧两边角部温度较低。采用提高拉速、遮挡矫直区铸坯角部喷嘴和适当降低二冷水表等“热行”方法后,结合调整动态轻压下参数使得铸坯角部温度明显提高,铸坯的边角裂纹和内部质量均得到显著改善。     

攀钢板坯连铸机不同断面铸坯角部横裂纹分析

通过喷嘴性能测试、重熔凝固冷却实验和计算机仿真软件计算,研究了攀钢不同断面板坯角部冷却情况对铸坯角部横裂纹的影响.研究表明:对于1160、1080和1250mm三个断面尺寸的铸坯,较强的冷却使角部温度较早低于A₃温度,矫直前沿奥氏体晶界形成大量膜状先共析铁素体,矫直时容易沿奥氏体晶界形成角部横裂纹.为解决角部横裂纹问题,通过改变铸坯表层组织来控制铸坯角部横裂纹的产生,并将其应用于攀钢现场生产.     

喷嘴布置方式对中厚板坯连铸二次冷却效果的影响

研究了铸机矫直区现行喷嘴布置对板坯冷却效果的影响,并在喷嘴自动化测试平台上进行一系列喷嘴的组合实验,从喷嘴流量、喷射高度和水压三个方面探讨了相邻喷嘴喷淋水重叠度与水量在板坯宽度方向分布均匀性的关系.在此基础上,对现行的二次冷却系统提出了优化方案.实验结果表明,优化后,铸坯角部横裂基本消除,铸坯中心偏析从B类1.0减轻至C类1.5,其等轴晶比例提高了4.1%,明显地改善了铸坯的内部质量.     

连铸板坯快冷试验分析Q345D包晶钢板坯角部横裂成因和工艺改进

通过对220 mm包晶钢板坯进行在线快冷试验,取冷却后板坯角部样,进行热酸浸及金相分析。从零段到矫直段的角样结果表明,角部横裂纹在矫直段内弧出现,随着板坯从结晶器往后延伸,奥氏体晶界的铁素体膜不断增厚,晶界越清晰,奥氏体晶粒度尺寸1.0～1.5 mm。由于奥氏体晶粒粗大,并且奥氏体晶界铁素体膜脆弱,矫直段铸坯角部温度偏低,进入第Ⅲ脆性区后,导致角部横裂沿着晶界展开。通过结晶器窄面水量由原30～32 m³/h增加至34～36 m³/h,关闭矫直段内弧边部喷嘴,使板坯角部横裂得到有效控制。     

预防Q345C-Hq钢板坯角横裂的试验研究

对武钢三炼钢厂3号铸机生产的Q345C-Hq钢板坯内弧角横裂的成因进行了分析研究,发现该钢种的"塑性低谷区"温度范围较宽并偏高,而采用常规连铸工艺生产,矫直时板坯的角部处于钢种的脆性温度区,内弧因受张力而产生沿角部振痕谷底伸展的裂纹.为此,提出了减少二冷水量以提高铸坯温度,使铸坯在矫直区避开钢种的脆性温度范围的预防措施,试验表明:该措施对于预防板坯内弧角横裂是有效的.     

小方坯表面角部横裂纹对大规格螺纹钢筋表面质量的影响

某厂生产的Φ40mm热轧螺纹钢筋表面常有细小的线状缺陷,作为其原料的小方坯表面也发现有表面角部横裂纹。为考察小方坯表面角部横裂纹在螺纹钢筋表面形成何种缺陷及缺陷的形貌,对预制有不同深度、宽度表面角部横裂纹的小方坯进行了工业性轧制试验,样坯轧成Φ40mm的螺纹钢筋后,采用酸洗、金相等方法对其进行检验分析。结果表明:方坯表面的角部横裂纹在螺纹钢筋表面形成与轧制方向呈一定角度的线状缺陷,且随着裂纹深度、长度变小,螺纹钢筋上的线状裂纹深度变浅。为查找小方坯表面角部横裂纹的形成原因,采用非接触式高精度红外温度传感器测温系统对典型连铸工况下小方坯角部温度进行了长时间的在线测量,发现小方坯角部温度偏低,据此,通过提高拉速、降低二冷水量、提高校弧精度、增加喷嘴检查的频次等措施,小方坯表面角部横裂纹明显减少,螺纹钢筋上的线状缺陷消失。     

预防Q345C—Hq钢板坯角横裂的试验研究

对武钢三炼钢厂3号铸机生产的Q345C—Hq钢板坯内弧角横裂的成因进行了分析研究，发现该钢种的“塑性低谷区”温度范围较宽并偏高，而采用常规连铸工艺生产，矫直时板坯的角部处于钢种的脆性温度区，内弧因受张力而产生沿角部振痕谷底伸展的裂纹。为此，提出了减少二冷水量以提高铸坯温度，使铸坯在矫直区避开钢种的脆性温度范围的预防措施，试验表明：该措施对于预防板坯内弧角横裂是有效的。     

连铸板坯角横裂缺陷分析与控制

从包晶反应、第二相质点析出、矫直温度控制、设备精度等方面分析了铸坯角横裂缺陷产生机理。通过从钢水S、N含量的控制、铸坯角部温度及铸机设备精度控制等方面入手,对炼钢连铸生产工艺进行了优化改进,使得铸坯矫直温度得以提高,从而达到对铸坯角横裂缺陷控制的目的。     

低碳钢连铸方坯角部横裂形成分析和控制工艺

兴澄特钢300mm×320mm低碳钢铸坯酸洗后,可观察到铸坯角部振痕波谷处的横向裂纹,其长度为10～30mm,最大宽度达2mm。生产实践表明,当SA-210系列锅炉钢(%:0.13～0.25C、0.45～1.10Mn)的[Alt]从0.009%增加至0.021%时,铸坯角部横裂纹指数从0.03增加到2.64。因微量钛能改善钢在较低变形速率下的热成型性,钢中加微量钛,可以明显减少铸坯角部横裂纹的产生。通过控制加Al量使[Alt]≤0.010%,加Ti使[Ti]≈0.02%,同时采用提高钢水流动性和铸坯矫直温度≥900℃等措施,避免了SA-210C钢的铸坯角部横裂纹的产生。     

400 mm特厚板坯3D喷淋技术开发与应用

分析了板坯厚度和3D喷淋技术对400 mm特厚板坯角横裂纹的影响.研究表明,对于400mm特厚板坯,钢的第Ⅲ脆性区的力学性能,是产生角横裂纹的内因;矫直段铸坯角部冷却强度过大是形成角横裂纹的外因.在此基础上,提出了改善400mm特厚板坯角横裂纹的有效措施,经实施应用后,明显减轻了400mm特厚板坯角横裂纹缺陷,钢坯切角率降低到0.35％,有效改善了钢坯的表面质量.     

板坯连铸倒角结晶器的开发与应用

 为减少连铸板坯角部横裂纹,在分析连铸坯角部横裂纹形成机制的基础上,提出了通过倒角结晶器减少角部横裂纹,以改变连铸板坯角部的二维传热,提高矫直时连铸坯的角部温度。数值模拟计算的结果表明,相对于直角连铸坯,倒角连铸坯在矫直区连铸坯角部温度明显提高,消除了角部Z向应力和应变集中。工业生产数据表明,采用倒角结晶器后,矫直区连铸坯角部温度从810~855℃提高到901~932℃,有效避开了钢的高温脆性区,连铸坯角部横裂纹发生率从10.6%稳定控制到1.6%以下,显著减少了连铸坯角部横裂纹。目前倒角结晶器稳定应用于首秦,所生产钢种涵盖了普碳钢、低合金钢、低碳钢和中碳含铌钢等。     

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。     

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。     

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...     

微合金钢薄板坯连铸边角裂纹控制

微合金钢薄板坯连铸过程高发边角部裂纹,致使热轧卷板边部产生翘皮、烂边等质量缺陷,是钢铁行业的共性技术难题。本文立足于某钢厂QStE380TM低碳含铌钛微合金钢薄板坯连铸生产,检测分析了铸坯角部组织金相结构与碳氮化物析出特点、不同冷却与变形速率条件下钢的断面收缩率,并数值仿真研究了不同结构结晶器和二冷区铸坯温度与应力的演变规律。结果表明:微合金钢薄板坯连铸过程存在明显的第三脆性区,且变形速率越大,第三脆性区越显著。传统薄板坯连铸工艺条件下,结晶器的中上部及其出口至液芯压下段的二冷高温区,铸坯角部冷速较低,致使其组织晶界含铌钛微合金碳氮化物呈链状析出。铸坯在液芯压下过程,低塑性角部因受较大变形与应力作用而引发裂纹缺陷。实施沿高度方向有效补偿坯壳凝固收缩的窄面高斯凹型曲面结晶器及其足辊区超强冷工艺,可分别提升铸坯角部冷速至10和20 ℃·s?1以上,从而促使铸坯角部组织碳氮化物弥散析出,并促进铸坯窄面在液芯压下过程金属宽展流动而降低角部压下应力,大幅降低了微合金钢薄板坯边角部裂纹发生率。      

不同角部形状特厚矩形坯凝固传热及应变数值模拟

 为了更加有效控制和减少连铸坯的角部横裂纹质量缺陷,根据其形成的机制,针对两种新型铸坯模型,即圆角和倒角模型进行研究。通过建立特厚连铸矩形坯在凝固过程的传热模型并进行数值模拟,得到铸坯在凝固过程沿拉速方向上温度场和坯壳厚度的分布规律,并在此基础上建立热力耦合模型,分析铸坯的应力变化,讨论了产生裂纹的可能性。研究结果表明,通过对比传统直角模型,得出圆角和倒角模型对铸坯角部温度场和应力场两个方面的分布状况都有改善,即新铸坯模型角部温度在连铸矫直段有效避开了钢的高温脆性区,同时降低了铸坯角部的应力值,减小了角部裂纹产生的可能性。     

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%。     

连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用

在现有工艺条件下,校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型,开发三维二冷配水模型,解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响,从而控制铸坯表面质量,特别是铸坯的角部裂纹,同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化,使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式,结合所开发三维二冷配水模型,优化现有压下工艺,提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制,集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库,使之数据更加完备,模型计算更加准确,同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能,能够进行凝固终点W形预测与控制,可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用,有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题。      

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。