连铸板坯凝固过程应变及内裂纹研究

通过建立连铸板坯凝固过程的传热模型,获得板坯冷却传热过程的主要凝固参数,在此基础上建立了凝固前沿坯壳所承受的应变模型,定量计算了凝固过程的主要应变,讨论了其主要影响因素,并针对实际铸机的设备和工艺状况,计算了其生产过程的应变,讨论了具体钢种产生裂纹的可能性。     

连铸板坯凝固过程的应变分析

通过建立连铸板坯凝固过程的传热模型和采用实测温度数据进行检验,获得了铸坯温度及坯壳厚度的数据.在此基础上建立了凝固过程的应变分析模型,得到了实际工况条件下坯壳所受的拉应变.结果表明,在正常工况下,连铸坯凝固前沿所受的应变很小,铸坯不会产生内部裂纹;当导辊开口度的偏差大于2 mm时,其引起的应变大于鼓肚应变,且凝固前沿所受的应变大于临界应变,内部裂纹发生的可能性很大.支撑辊对中精度是产生内部裂纹的重要影响因素.     

凝固末端螺旋电磁搅拌对大圆坯裂纹形成的影响

内部裂纹是特殊钢大圆坯常见缺陷之一。电磁搅拌是提高铸坯组织成分均匀性的常用技术手段,其中单绕组螺旋电磁搅拌器不仅结构简单、安装方便而且搅拌效果明显。为了探究凝固末端单绕组螺旋电磁搅拌(F-HEMS)对大圆坯内部钢液流动、凝固传热和裂纹形成的影响,采用试验和数值模拟方法进行研究,发现液相穴内钢液受电磁力作用,沿拉坯方向在电磁搅拌器高度范围内螺旋流动。F-HEMS使连铸坯内零塑性温度(T_ZD)至黏滞性温度(T_LI)区间的温度梯度增大了31.56%～42.27%,使T_ZD-T_LI区间宽度减小了6.6 mm。受F-HEMS影响,糊状区内的液相分数降低。连铸坯内的温度、Von-Mises应力与弹性等效应变分布均呈层状分布。在应用F-HEMS后,连铸坯T_ZD-T_LI区间内的Von-Mises应力平均降低了0.11 MPa,弹性等效应变平均降低了0.02百分点。在数值模拟和试验的基础上,提出了一种开裂指数,以预测内部开裂风险。研究发现,应用F-HEMS时的开裂指数比未应...     

大方坯在连铸过程中传热及凝固规律的数学模拟

结晶器和二冷区传热对大方坯产品质量和铸机的生产率有重要影响。讨论了包头钢铁集团公司引进的大方坯连铸机在拉坯时结晶器和二冷区的传热、坏壳凝固生长和铸坯温度的变化规律。着重讨论了电磁搅拌、过热度和拉速对坏壳凝固和生长规律的影响。指出影响铸坯凝固的主要因素是凝固潜热，影响凝固末端位置的最主要工艺参数是拉坯速度，而电磁搅拌对其影响区内的传热、坯壳生长和铸坯温度亦有较大影响。     

连铸钢水过热度对大方坯凝固的影响

结合现场研究,利用显式有限差分法计算出不同工艺条件下的铸坯凝固情况;进行了过热度对出结晶器坯壳厚度、方坯表面温度、铸坯凝固过程中坯壳厚度和液相穴的影响的模拟分析研究。模拟结果表明：在拉速相同的情况下,随过热度的增加,出结晶器坯壳厚度减小、表面温度略微增加、铸坯液相穴拉长、坯壳减薄。     

优化连铸工艺提高矩形铸坯内部质量

分析安钢矩形坯连铸工艺参数对铸坯内部质量的影响,提出相应的工艺改进对策,通过优化连铸工艺,使铸坯内部质量提高,获得好的冶金效果。     

连铸坯内裂纹形成条件的评述

评述了连铸坯内裂纹形成条件的研究方法的结果。得知内裂纹形成的临界应变随应变速率和钢中碳含量增加而减小；随Mn/S的提高而增大。另外，从凝固前沿的确定、显向偏析的影响和实验条件的差异等方面对目前研究中存在的主要问题进行了探讨。     

连铸板坯内裂纹的检验分析

对连铸板坯内裂纹试样进行了金相及扫描电镜分析，发现裂纹主要发生在粗大的等轴晶区，并伴有大量的疏松和缩孔；沿拉坯方向裂纹是连续的；距板坯窄面的距离由50mm变为110mm时，铸坯的凝固时间不一致，裂纹表面的硫、磷含量逐渐增大．裂纹断口形貌由塑性断口变为凝固收缩断口。     

连铸方坯中心裂纹的成因与预防

针对包钢连铸方坯的中心裂纹缺陷的形成原因进行分析,并提出减少中心裂纹的相应措施.     

重轨钢大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢大方坯连铸引进的二冷控制技术在连铸比水量和二冷区水量分配等方面存在的问题,通过测试研究重轨钢的高温延塑性能和二冷区的铸坯表面温度分布,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的二冷控制制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心疏松≤1.0级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,中心碳偏析指数≤1.05,中心区域等轴晶率≥30%,由连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足350 km/h高速铁路用钢轨的要求.     

结晶器电磁搅拌器结构对大方坯内部质量的影响

为改善攀钢2#大方坯连铸机结晶器电磁搅拌的冶金效果,开展了改进连铸结晶器电磁搅拌器结构的现场试验.通过增大连铸结晶器电磁搅拌器外径和高度,减小电磁搅拌器内径,增加电磁搅拌器线圈匝数,结晶器区域电磁感应强度由29.5 mT增至57.2 mT,铸坯中心疏松≤1.0级的比例由90.72%增至96.85%,铸坯无中心缩孔的比例由90.72%增至94.87%,无中心裂纹的比例由61.56%增至72.65%,铸坯中心碳偏析指数由1.10～1.16降至1.05～1.08.     

轴承钢矩形坯内部裂纹的研究

通过扫描和能谱分析及温度场模拟对350mm×470mm轴承钢连铸坯内部裂纹进行了研究。结果表明:裂纹处存在一定的夹杂物,夹杂物主要是Al2O3、MgO及部分铝硅酸盐,其中Al2O3夹杂物较大,长度达70μm,宽度为40μm左右;夹杂物主要是由于在炉外精炼中使用了高碱度和较高Al2O3含量的渣系,生产过程中卷渣等造成的;在连铸过程中,液固两相区存在夹杂物,成为裂纹源,铸坯固液界面所承受的应力及由此产生的塑性变形超过了所允许的高温强度和临界应变值,沿夹杂物方向扩展形成裂纹。