结晶器电磁搅拌对475 mm特厚板坯表层大颗粒夹杂物控制研究

特厚板坯已成为基础建设所依赖的重要钢铁材料,广泛应用于军用和民用领域。铸坯表层大颗粒夹杂物是影响铸坯质量的关键因素之一。在475 mm特厚板坯连铸生产过程中,为探究结晶器电磁搅拌(M-EMS)对铸坯表层夹杂物的影响,进行有M-EMS和无M-EMS的对比试验。采用无水电解法提取试样中的大颗粒夹杂物,计算其数量密度和质量密度。结果表明,与无M-EMS时相比,有M-EMS时铸坯表层各尺寸夹杂物质量密度和数量密度均明显减小,其中,尺寸大于150μm的大颗粒夹杂物减少幅度最大,质量密度由3.817 mg/kg减小至1.511 mg/kg,表明M-EMS能有效控制特厚板坯表层大颗粒夹杂物。对夹杂物进行成分分析,结果表明,夹杂物的来源可能是生产过程中产生的脱氧产物(Al₂O₃-Si O₂或单一的Al₂O₃)、浇注过程中卷入的保护渣(含有Na₂O)以及由于钢水冲刷落入钢液中的耐火材料。     

连铸特厚板坯内部质量控制的关键技术

 采用连铸工艺流程生产特厚钢板具有低能耗、低排放和高效率的显著优势。然而，连铸坯中心偏析与疏松、内部大尺寸夹杂物未能得到较好的控制，是导致厚度不小于100 mm特厚板探伤不合格的主要原因。鉴于此，研发了特厚板连铸坯内部夹杂物去除技术与中心偏析、疏松控制技术，给出了利于夹杂物充分上浮去除的铸机最佳垂直段高度，以及改善铸坯中心偏析与疏松缺陷的凝固末端压下率参数。应用结果表明，上述技术措施取得了明显效果，生产的特厚板坯质量良好，采用连铸特厚板坯轧制出了优质特厚板。     

板坯连铸过程中的非金属夹杂物形态研究

针对安钢Ｒ６ｍ全弧型板坯连铸机生产中的板表面出现大片非金属夹杂物的问题，通过电解方法提取连铸过程各阶段中的非金属夹杂物。进行粒度分析，找出了连铸过程中非金属夹杂物的含量及粒度变化趋势，指出铸坯中的大颗粒夹杂物是由于中间包钢液中的大颗粒夹杂物被卷入的，通过改善中间包钢水流场可以减少铸坯中的大颗粒非金属夹杂物。     

304不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量分布

为研究304不锈钢连铸坯中夹杂物的数量分布,用金相检验法对铸坯中的夹杂物数量进行了统计分析.结果显示,铸坯中由外向内非金属夹杂物数量增加.304不锈钢铸坯表层中绝大多数5 μm以上夹杂物为球状或近似球状的硅酸盐夹杂物.但随着凝固的进行,在铸坯内部会新生大量氧化铝、镁铝尖晶石、氮化物等点状夹杂物和不规则夹杂物.铸坯心部10 μm以上的大颗粒夹杂物数量较多.     

一炼钢镀锡板连铸板坯夹杂物分布试验研究

通过分析一炼钢LD-RH-CC工艺试制镀锡板连铸坯的夹杂物分布、数量及组成情况,了解了冶炼控制技术和相关铸坯质量状况,分析得到铸坯厚度方向夹杂物面积较大的分布区域,1350段面铸坯夹杂物集中在离上表面80 mm左右,950段面铸坯夹杂物集中在离上表面60 mm左右.试验表明夹杂物的平均尺寸小于60μm2,大部分夹杂物为脱氧产物.同时对铸坯宽度方向夹杂物面积大小分布情况也进行了分析.     

超低头板坯夹杂物来源分析及控制实践

板坯夹杂物尤其是大理闪杂物的存在，直接影响钢板的疲劳寿命和力学性能，分析了邯钢板坯夹杂物的来源，分布、控制铸坯夹杂物的手段。     

钢水夹杂物研究与控制技术的最新进展

介绍了国外钢中夹杂物研究与控制技术的最新进展,包括:浦项采用计算流体力学模型研究钢水中的夹杂物、埃及开罗大学控制钙的添加量提高钢水的洁净度、神户制钢CaO系夹杂物的分析方法、JFE单个中间包热周转降低头坯裂纹、住友金属改进水口套管减少板坯内宏观夹杂物等。总结了浦项宽板坯连铸机改造采用的先进技术,以及镭目公司的RAMON功能结晶器全面优化技术,提高铸坯质量。     

碳素钢连铸坯中非金属夹杂物的分布

碳素钢连铸坯中的凝固组织及其非金属夹杂物的分布取决于一系列的冶金因素。随着钢水温度的降低,等轴晶组织的体积增大。在等轴晶带与柱状晶带的界面附近,或在两个方向相反的柱状晶带相连接的区段,大型硫化物和氧化物夹杂的数量很大。在弧型连铸机上浇铸的铸坯具有不对称的组织和不对称分布的大型夹杂物。而大型夹杂物是在凝固过程的后期阶段形成的,并且与连铸机的类型关系不大。为了研究夹杂物的成分及其尺寸分布状况,制定了新的试验研究方法。在研究氧化物和硫化物夹杂物的形成中心和长大时,这种方法可得出特别引人注目的结果。瑞典冶金研究院曾经进行了有关连铸方坯、大钢坯和板坯中非金属夹杂分布及成分的情报收集工作。对所有的钢浇铸后的状态进行了研究,而对某些碳素钢还对其轧制后的状态进行了研究。这项工作的目的,首先是研究在立式连铸机和弧型连铸机中央杂物上浮对铸坯截面硫化物和氧化物夹杂分布的影响,也是研究碳素钢和奥氏体不锈钢中央杂物尺寸及成分的分布状况。研究工作是以斯堪得纳维亚冶金工厂所获得的资料为基础的。下面提供的是这项研究工作第一个阶段所获得的一些结果。夹杂物的分布取决于诸如凝固速度(其本身与结晶器的尺寸有关)及连铸机的类型等因素。连铸机的类型有好几种,但是本文只研究其中的两种:即立式连铸机和弧型连铸机。与立式连铸机浇铸的钢坯相反,弧型连铸机浇铸的钢坯其非金属夹杂物的分布不对称。有关资料证明,在弧型连铸机上会混有更大的非金属夹杂物。     

超低碳钢板坯夹杂物的量化分析

为定量分析现有工艺下超低碳板坯的夹杂物能否满足冷轧板表面质量要求,使用金属中夹杂物原位快速自动分析仪(Aspex)定量研究了超低碳钢板坯中夹杂物的分布、种类、尺寸。发现铸坯中夹杂物在铸坯断面上夹杂物分布较均匀。正常坯有极个别簇状夹杂物尺寸在50~100μm。切头和尾坯存在少量大于100μm的簇状夹杂物。RH处理过程无论是否吹氧,在脱碳结束时活度氧相当,铸坯夹杂物总量和尺寸也基本相同。现有工艺生产超低碳板坯可以满足用于冷轧板表面质量的要求,但切头和尾坯不能用于冷轧薄板生产。     

电磁制动改善超低碳钢冷轧板表面质量的试验研究

研究了鞍钢股份有限公司板坯连铸机的结晶器电磁制动技术对铸坯皮下夹杂缺陷和冷轧板表面质量的影响。结果表明：电磁制动处理降低了铸坯表层较大尺寸夹杂物的含量,显著改善了冷轧板表面质量,冷轧板表面夹杂缺陷发生率从0．68％降到0．14％。     

射钉法在铸坯凝固终点预报模型中的应用

为了精确掌握连铸机的综合冷却特性,验证铸机模型计算的准确性,进而为优化二次冷却制度提供依据,采用射钉法分别对新钢3号特厚板连铸机中碳钢和高碳钢进行了射钉试验,测量出典型工况条件下矫直区前后位置处铸坯凝固坯壳厚度,并以测得的凝壳厚度为边界模拟预报出凝固终点的位置。从模型计算预报的结果来看,中碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为33.7m,而高碳钢在典型工况条件下凝固终点的位置距离弯月面的距离为27.6m。射钉试验与凝固模拟相结合预报的凝固末端为末端大压下位置设定提供了理论依据。     

大型扁钢锭锭型设计和评价

目前国内多条特厚板轧机相继投产,特厚板坯料成为制约特厚板生产的关键技术,大型扁钢锭是特厚板轧机的重要原材料,国内关于大型扁钢锭锭型设计的论述鲜有报道。研究的目的是通过对大量外文文献的分析,论述大型扁钢锭锭型参数对钢锭质量的影响。同时对国内外大单重扁钢锭的现状进行了介绍,并对大型扁钢锭锭型进行了评价,对用于生产特厚板的大型扁钢锭锭型设计提出了几点建议。     

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

考察了结晶器电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用效果,比较了电磁制动对结晶器内钢液火焰状态和温度分布的影响,结果表明：合理的制动电流可使结晶器内钢液液面波动降低、火焰均匀分布,燃烧状态达到最佳,过大和过小都不利于火焰燃烧状态和传热的均匀性;施加电磁制动可显著提高结晶器内钢液温度分布的均匀性,平均温差由10℃降低到4℃;合理使用电磁制动有利于提高保护渣渣耗且使保护渣熔化更均匀,本研究条件下的吨钢渣耗提高了0.021kg;铸坯质量检验表明,使用电磁制动可降低铸坯中氧化夹杂物含量,对于试验条件下的低碳钢全氧质量分数降低了49%。     

板坯非正常角部横裂纹产生原因分析

针对板坯连铸出现的非正常角部横裂纹,采用光学显微镜及扫描电镜等方法对缺陷进行分析。结果表明,角部横裂纹产生的原因是由于连铸机0~1段区域东侧外弧线偏差过大,造成铸坯角部在结晶器内轻微扭曲凹陷,进而热阻增加,冷速降低,形成粗大的奥氏体晶粒及超厚的沿晶先共析铁素体异常组织,恶化基体高温塑性,在后续受力过程中沿晶开裂,形成严重的角部横裂纹。通过调整铸机外弧线偏差,裂纹发生比例由60%降低到了5%以内。     

板坯ø230 mm支撑辊周期性热负荷模拟分析

板坯支撑辊是板坯连铸机的重要组成部分,支撑辊轴承位的温度及辊面温度直接决定了支撑辊能否正常运行。为了探明转动过程中辊子各部位的温度分布规律,对板坯ø230 mm支撑辊周期性转动过程中的辊子传热过程进行了模拟研究。结果表明,板坯ø230 mm支撑辊在连铸过程中受板坯辐射、冷却水及空气散热影响,在连铸约1 500 s时温度达到稳态,且在有冷却水影响时辊子投影向空气侧半圆中部温度为250 ℃左右,在无冷却水影响时温度为270 ℃左右;在有冷却水影响时辊子投影向板坯侧半圆最高温度为272.3 ℃,在无冷却水影响时温度为290.0 ℃左右。通过与实测数据对比,证明本文计算模型能很好地预测连铸支撑辊的温度分布,可为其设计提供理论支持。     

外加液态保护渣连铸生产实践与前景展望

 外加液态保护渣可以提高铸坯质量和可浇性。在某厂板坯连铸机上,分别采用液态保护渣和固态保护渣进行多钢种浇注试验,对比液态保护渣和固态保护渣消耗量、结晶器温度分布、拉坯摩擦力及铸坯质量,并对液态保护渣的应用前景进行展望。结果显示,液态保护渣比固态保护渣消耗量增加60%左右,结晶器温度分布更均匀,连铸拉坯摩擦力降低约15%,铸坯质量有所提高。这说明在连铸过程中,液态保护渣使结晶器和铸坯间传热更均匀;液态保护渣润滑效果更好,可以提高铸坯质量。同时,有望不添加F-、Na+等有害离子,改善环保问题。     

Types of Continuous Casters and the Quality of Continuous-Cast Slabs for Obtaining Rolled Products for Crucial Applications

This article examines the production of continuous-cast slabs for the production of thick (thicker than 20 mm) plates used in critical applications. It is shown that the melt needs to be carefully prepared for casting on a continuous caster. When the steel is made in a converter, the pig iron must be desulfurized beforehand and the steel tapped from the furnace must subsequently be treated on ladle-furnace and vacuum-degassing units. It was established that production of high-quality slabs suitable for obtaining critical rolled products can be consistently achieved only through the use of a vertical continuous caster. The bending and unbending which slabs undergo on curvilinear casters and the curved axis of such casters make it very difficult or even impossible to obtain slabs and thick plates that do not have asymmetrically distributed nonmetallic inclusions, axial segregation, and internal and external cracks. The article analyzes the success that the company Severstal' had in rebuilding its vertical slab caster. The project, carried out by TsNIIchermet and the companies ORMET-YuUMZ and Korad, shows that Russian metallurgical science, the metallurgical industry, and the machine-building sector have competitive engineering solutions to offer.     

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

首钢板坯连铸技术进步

回顾了近十年来首钢为生产优质冷轧钢板和特厚钢板而开发的板坯连铸新技术。为了降低优质冷轧钢板表面冶金缺陷,开发了浸入式水口防堵塞技术、结晶器内钢液流动综合控制技术和中高拉速FC结晶器技术等。综合应用这些技术后,水口堵塞率降低60%以上,结晶器液面波动±3 mm比例提高至98%以上,冷轧钢板表面卷渣缺陷指数降低50%以上。为了提升特厚钢板的冶金质量,开发了特厚板坯窄面鼓肚控制技术、倒角结晶器连铸技术、半干法连铸技术和二冷间歇式喷淋等技术,400 mm厚板坯窄面鼓肚量降低至5 mm以下,含铌微合金化钢板坯表面裂纹发生率大大降低。开发了特厚板坯连铸轻压下技术,中心偏析C类1.0级及以下比例达到100%,确保了150 mm特厚钢板的心部韧性达到100 J以上。