连铸保护渣与氧化铝的交互作用研究现状

保护渣中Al2O3质量分数变化是渣钢交互作用的结果,包括吸附钢液中Al2O3夹杂和渣金反应产物。氧化铝对保护渣成分与性能稳定性影响突出,进而影响铸坯质量。分析指出,影响保护渣吸附Al2O3夹杂的因素包括接触角、润湿速率和界面张力、熔渣成分和性能等。熔渣与夹杂物的交互作用行为决定了其对上浮夹杂的去除率。高铝钢连铸过程渣金反应尤为突出,保护渣的工作性能将发生明显改变。基于近年关于Al2O3夹杂的吸附溶解试验研究,以及高铝钢浇铸渣金反应及其保护渣性能变化的研究结果,探讨了通过合理设计保护渣成分或更换渣系等措施来实现该类钢种保护渣工作性能的相对稳定性。     

电炉冶炼特殊钢原料铁水比优化控制研究

以山东钢铁莱芜分公司50t电炉热装铁水冶炼20CrMnTiH齿轮钢实际生产数据为研究对象,利用统计学方法研究了原料铁水比对电炉冶炼吨钢电耗、吨钢氧耗及冶炼周期的影响。发现平均每增加1%的原料铁水,吨钢电耗降低4.602kW·h,吨钢氧耗增加0.147m3。电炉冶炼周期随铁水比增大开始逐步降低;当铁水比超过39.6%之后,电炉冶炼周期则随铁水比增大而略有增加,但吨钢冶炼电耗仍继续降低。铁水比达到70%以上时,吨钢平均冶炼电耗接近零。结合基于线性规划理论的优化配料计算,结果表明,随着铁水比的增加,吨钢原料消耗、电耗以及氧耗的成本之和逐渐降低。考虑冶炼周期及生产成本的综合控制,认为电炉冶炼齿轮钢最佳铁水比应为60%左右。     

不锈钢板坯连铸自由线收缩与辊缝研究

建立了连铸板坯凝固传热与自由线收缩计算模型。揭示了不锈钢板坯连铸凝固与冷却过程线收缩的一般规律,为铸机基础辊缝锥度曲线的设计提供了合理依据。针对304不锈钢板坯连铸,结合实际生产冷却条件的计算分析表明：连铸过程板坯厚度的自由线收缩在二冷初期较为平缓,二冷后期铸坯凝固末端附近为快速线收缩阶段;目标表面温度下,拉速对板坯厚度线收缩量与线收缩率差异影响显著;板坯断面厚度影响次之,浇铸过热度影响不明显。此外,板坯厚度的线收缩沿宽向分布并不均匀,其中角部附近的线收缩量最大,不同部位的线收缩范围构成了该钢种连铸的辊缝设定操作窗口。     

保温时间对J55钢坯奥氏体晶粒尺寸的影响

连铸过程中的奥氏体晶粒尺寸会显著影响铸坯的热塑性,铸坯表面裂纹缺陷也往往与粗大奥氏体的形成有关。实验研究了将铸坯重新加热至1 350 ℃后保温时间对石油套管J55钢奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,随着保温时间的增加,奥氏体晶粒尺寸变大。综合分析表明,对于J55钢,在1 350 ℃时至少保温30 min才能使其晶粒尺寸达到连铸过程中当时的奥氏体晶粒级别。以往采用高温热拉伸实验模拟测量铸坯高温热塑性实验中,多未考虑连铸过程中的实际奥氏体晶粒大小,实验结果不能很好地反映高温铸坯的热塑性。     

连铸坯中心碳偏析对其热轧盘条的遗传性

试验研究了高碳钢小方坯中心偏析对其热轧盘条性能的遗传性。以不同连铸工况下生产的70钢150 mm×150 mm小方坯为研究对象,后续轧制了直径10 mm和6.5 mm的两种规格盘条。用钻样取屑、热酸浸蚀、电子探针、光镜和拉伸等方法,检测分析了铸坯和盘条的化学成分、组织与力学性能。结果表明,铸坯中心C偏析明显大于Mn偏析,盘条的通条性随铸坯中心偏析的增大而变差。铸坯的中心偏析也会导致盘条发生网状碳化物、中心马氏体和带状组织等缺陷。此外,[?]6.5 mm盘条相对于[?]10 mm盘条的抗拉强度更大,元素分布更加均匀,索氏体率更高,控轧控冷工艺结合铸坯中心偏析的有效控制是改善轧材组织与性能的重要途径。     

通道式感应加热7流中间包流场的物理模拟

 为解决通道式感应加热7流中间包各流一致性差、第2和第6流钢水停留时间短的问题,通过水模拟试验对该中间包流场进行优化。等温试验结果表明,通过改变通道结构以及添加双挡坝可改善流体的流动状况。与原型结构相比,优化后中间包总体平均停留时间延长了277.8 s,死区比例降低了30.16%,各流一致性得到较大改善。非等温试验表明,感应加热引起的包内自然对流不可忽略,流体经加热从通道流出后会形成明显上升流。通道内外温差越大,中间包各流的一致性越好。针对原型方案,通道内外温差为5 ℃时,中间包内流体停留时间即较无温差时明显延长,死区基本消除。     

轴承钢大方坯凝固末端特性与中心质量控制

连铸流程取代模铸锻造生产高端轴承钢是当前的发展趋势。为了改善GCr15轴承钢200 mm×240 mm大方坯连铸中常见的中心缩孔和中心偏析问题,借助数值模拟研究连铸坯传热与凝固进程,并通过工业试验调整拉速探究末端电磁搅拌(final electromagnetic stirrer, F-EMS)和轻压下(soft reduction, SR)对连铸内部质量的协同影响机制和效果,通过低倍酸侵观察不同工艺下铸坯的横纵截面缩孔疏松和裂纹情况,通过钻屑取样检测铸坯横截面上碳偏析分布。结果表明,拉速为0.95 m/min时铸坯凝固终点仅为13.0 m,此时提升F-EMS强度且使用轻压下虽然可以改善中心缩孔,但F-EMS也将更多高浓度钢液搅入铸坯中心,由于铸坯中心熔池宽度小,对高浓度溶质的稀释作用小,熔池难以稀释这些钢液从而使得铸坯中心偏析反而加剧。而在F-EMS电流强度为540 A、SR总压下为7 mm的工艺下,拉速提升至1.2和1.4 m/min时,铸坯内弧侧都产生了压下裂纹,且由于GCr15轴承钢连铸凝固两相区较宽,拉速为1.4 m/min时铸坯在铸机上产生裂纹的压下辊处,铸坯内部裂纹敏感区...     

拉坯方向铸坯温度场和冷速分布对微合金钢表面横裂纹的影响

基于已开发的板坯连铸二维传热与凝固模型,结合实际连铸工艺条件,计算并重点揭示了沿拉坯方向铸坯表层(0~5mm)宽面中心和角部温度场与冷速分布。结果表明,铸坯在结晶器内浇注温度迅速下降至1 200~900℃,随后在二冷区内缓慢冷却,角部比宽面中心低约200℃;表层铸坯在结晶器内冷速最大达40℃/s,平均冷速约为10℃/s;二冷区内,足辊区冷速约3~6℃/s,随后维持在0.1~0.5℃/s之间。研究结果可用于优化连铸工艺,为从凝固与相变角度控制连铸坯表面及角部横裂纹缺陷提供依据。     

参数对70钢小方坯二次枝晶间距和中心偏析的影响

试验研究了70钢150 mm×150 mm 小方坯连铸不同工艺参数对铸坯中心C、Mn偏析和二次枝晶间距的影响。结果表明,在一定工况条件下,铸坯中心偏析指数和二次枝晶间距均随拉速的增大而增大,随压下量和比水量的增大而减小。凝固中心处的C元素偏析指数在1.00～1.26之间,而Mn元素偏析指数仅为0.98～1.06。C、Mn元素的偏析规律相同,且随着C偏析的增加,Mn的偏析比也会不断增大。     

非平衡凝固对铸坯末端两相区长度的影响

通过分析代表性的正六棱凝固结构的微观偏析模型,结合实际多组元钢种,建立了钢的凝固过程溶质微观偏析有限差分模型。模型计算得到的非平衡固相线与Jernkontoret公布的有关实验数据吻合。20钢、45钢和U71Mn钢的280 mm×380 mm连铸坯传热计算模型的应用表明,采用非平衡固相线计算的铸坯中心两相区长度比采用平衡固相线计算的长,并且随钢中碳含量的增加而增大;修订的凝固参数与建立的模型能更准确地反映铸坯的凝固进程。