IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

中板表面微裂纹缺陷研究

通过金相观察、扫描电镜和XEDS分析,对低合金钢连铸板坯轧制中板出现的表面微裂纹进行研究,发现裂纹附近存在Cu和As元素,裂纹沿晶界延伸,确定钢中的Cu、As和Sn等元素在γ晶界偏聚和选择氧化在钢基体和氧化铁层间形成含Cu、As和Sn的富集相,钢的塑性恶化是导致中板表面微裂纹的主要原因.分析了Cu、As 和Sn对表面微裂纹的影响机理,提出了相应的防止措施.     

夹杂物在钢液凝固前沿行为的原位动态观察

通过激光扫描共焦显微镜原位动态观察了304奥氏体不锈钢液凝固过程中,钢中氧化铝夹杂被凝固前沿推动/捕捉,最后分布于奥氏体晶界/晶内的情况.在实验中发现,当冷却速率为5 K/s时,直径为7 μm的夹杂物和直径为10 μm的夹杂物被凝固前沿捕捉进入奥氏体晶粒内部.当冷却速率为0.5 K/s时,直径为5 μm的夹杂物被凝固前沿推动,凝固结束时位于奥氏体晶界.最后通过SAS Ⅱ模型,计算了不同冷却速率下夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径,计算结果与观察到的结果吻合较好,说明根据力学平衡原理建立的SAS Ⅱ模型也可以很好地预测钢液凝固过程中夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径.     

宽板坯连铸结晶器内氩气分布的水模型

 针对塞棒、上水口吹氩时,吹入的氩气有多少进入到结晶器钢水内和氩气在结晶器断面上如何分布的问题,采用1：1水模型,重点研究了吹气量、吹气方式、拉速、浸入式水口倾角等工艺参数对不同宽度结晶器内气体分布状况的影响。结果表明,吹气量和吹气方式对结晶器内气体分布几乎没有影响,而拉速和水口倾角基本上就决定了宽度方向上的气体分布状况。小的结晶器断面宽度、小的水口倾角、高拉速时窄面附近含气比例更高,氩气泡更易被凝固坯壳所捕捉而使铸坯产生气泡缺陷。     

475 mm特厚板坯连铸结晶器浸入式水口优化数值模拟研究

特厚板坯连铸技术主要应用于特种装备制造领域,市场需求量较大。浸入式水口的结构是决定结晶器中流场流动行为的关键因素。本研究通过建立三维数值模型,研究浸入式水口侧孔倾角对475 mm特厚板坯结晶器内流场流动行为、温度场和凝固坯壳分布的影响。结果表明,水口侧孔倾角对钢液流动行为影响显著：当侧孔倾角由-20°调整至-10°时,射流冲击深度由660 mm减小至545 mm,结晶器自由液面平均温度升高4 K;此外,侧孔倾角的减小使凝固坯壳尤其是窄面坯壳厚度增加6 mm。综合考虑,当水口侧孔倾角为-10°时,结晶器性能最佳,此时的液面流动较活跃,结晶器保护渣和液面之间的传热性良好,出口处的壳体厚度均匀,足以满足生产需要,可有效避免漏钢现象发生。     

MTA废气分析在VOD脱碳过程中的应用

为了实现对VOD脱碳终点碳含量进行动态控制,以某钢厂120 t VOD炉冶炼不锈钢的脱碳过程为研究对象,通过MTA（multi task analyzer）废气分析系统分析VOD精炼中CO、CO2等废气成分随时间变化的规律。同时以物质碳平衡为基础,建立了基于废气分析的VOD冶炼碳终点控制的模型,对精炼过程中钢水碳变化情况进行分析。通过对实际值和预测值之间的偏差进行考察,说明了模型能够较好地预测碳含量的总体发展趋势。模型计算VOD脱碳终点碳质量分数误差都在±0.03%之内,模型计算值与实际测量值具有一定的吻合性。     

150 t钢包自由表面旋涡的数值模拟与湍流模型的选择

钢包在非稳态浇注过程中易形成旋涡,导致钢渣及空气的大量卷入,严重危害了钢的质量.为了更好的研究旋涡,采用ANSYS CFX软件,分别采用k-ε和RNG k-ε 2种湍流模型对钢包非稳态浇注过程中自由表面旋涡进行数值模拟,得到自由表面从表面旋转到旋涡贯通水口的演化过程,将两者的计算结果与相关文献以及Burgers涡模型进行相互对比,得到:两者计算的旋涡演化过程、旋涡产生临界高度无差别;两者的速度场与相关文献均一致,但RNG k-ε模型更真实的表现了旋涡的剪切流动;将两者的切向速度分布与Burgers涡对比,得到RNG k-ε湍流模型与理论模型更加吻合.综上:用RNG k-ε湍流模型计算自由表面旋涡更加正确合理.      

热装热轧微合金钢板表面裂纹分析

 利用金相观察、扫描电镜及能谱分析和透射电镜等手段,对热装热轧微合金钢板出现的表面裂纹进行分析研究,并与使用同批次连铸坯冷装热轧无裂纹的钢板进行比较,分析产生表面裂纹的原因。实验结果表明热装热轧微合金钢板产生表面裂纹的原因是铸坯冷却或加热过程中Cu、As低熔点元素在奥氏体晶界的偏聚。与热装热轧板相比,冷装热轧板晶粒尺寸小直径在10μm左右,而热装热轧板晶粒尺寸大且不均匀。热轧板析出物尺寸在15～25nm之间,裂纹源处较基体多,大量细小的Nb(C,N)化合物在奥氏体晶界析出,降低了晶界强度。     

重压下含铌钛连铸坯碳氮化物析出行为的研究

钢中合金元素的添加会不同程度的形成碳、氮化物进而提高钢材的组织与性能,为研究重压下铸坯析出物的析出行为,本文以规则溶液下亚点阵模型为基础,计算热力学平衡状态下热力学参数。通过热力平衡方程组,得出一定温度下,析出物摩尔分数、亚点阵中不同元素原子分配比,利用能谱分析及透射电镜观察验证这种析出模式。计算结果表明,不同压下制度铸坯中析出物主要为(Nb,Ti)(C,N)析出,尺寸在30～40 nm左右。