热镀锌IF钢质量改进工艺研究

通过扎根现场进行超深冲IF镀锌板生产理论研究,从冶炼成分、热连轧、冷轧、退火、热镀锌、光整工艺等全流程生产工序控制角度,实地调研宁钢IF1镀锌板深冲性能不合的影响因素及内在机制,根据下游企业设备现状优化制定工艺改进措施;经实施验证,热镀锌IF1钢新产品深冲性能全部满足交货标准,彻底解决了此项质量问题。

汽车用IF钢连铸坯第Ⅲ脆性区及其形成机理分析

探明连铸坯第Ⅲ脆性区及其形成机理对避免铸坯裂纹的产生、有效调控铸坯性能具有重要指导作用。采用Gleeble热/力模拟试验机对汽车用IF钢铸坯的高温力学性能进行了试验研究,结合热膨胀测试及组织分析手段,探究了IF钢铸坯第Ⅲ脆性区的形成机理。结果表明:IF钢的高温热塑性较优异,第Ⅲ脆性区温度范围为850~950℃,二冷低延性区为875~925℃,1250℃以上抗拉强度和屈服强度分别低于30 MPa和20 MPa,从变形和受力两个角度综合考虑,矫直区温度应控制在950~1250℃。第二相含量在950℃左右达到最高,大量微米级的TiN和少量TiN与MnS复合第二相会导致热塑性下降。950℃以下大量微米级第二相、A_(e3)温度附近形变诱导铁素体以及A_(ff)~A_(r3)温度范围内奥氏体分解的共同作用是导致IF钢连铸坯第Ⅲ脆性区形成的根本原因,不同冷速下IF钢铸坯二冷低延性区的温度范围与T_(α)^(40%)(C_(R))~A_(e3)基本一致。

鞍钢高品质IF钢板坯白条缺陷产生原因及措施

针对高品质IF钢铸坯经火焰清理后,角部出现熔渣导致的缺陷问题,分析了缺陷产生的原因,采取了提高高压水水压、调整火焰清理机本体的浮动距离、优化火焰清理机氧气与低压丙烷燃气的配比等措施后,有效地解决了白条缺陷,提高了铸坯的表面质量。

超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展

超低碳IF钢板主要应用于汽车面板等超深冲部件,其面临的主要质量问题是夹杂物、卷渣、气泡造成的炼钢缺陷,因此全生产流程中所采用的炉渣性质对控制炼钢缺陷具有重要作用。分别从炉渣的物化特性以及所在工序炉渣特性两个角度归纳总结了炉渣对夹杂物控制产生的影响,发现炉渣对夹杂物的吸附溶解与炉渣的物化性质和夹杂物的尺寸相关。RH精炼渣主要控制目标是低氧化性和合适的w(CaO)/w(Al_(2)O_(3)),TFe质量分数一般控制在2.0%~8.0%,w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))控制在1.2~1.8,此外精炼渣碱度一般控制较高为4.0~10.0。中间包覆盖剂和结晶器保护渣首先要防止钢液增碳,其次是防止渣中SiO_(2)造成钢液的二次氧化,同时它们还应拥有良好的吸附夹杂物的能力。超低碳IF钢中间包高碱度覆盖剂一般碱度为2.9~11.5,w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))控制在1.0~2.5,(FeO+MnO)质量分数控制在1.9%~4.0%。而超低碳IF钢结晶器保护渣的碱度一般控制较低在0.85~1.0,w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))控制在5.0~8.5,(FeO+MnO)质量分数小于1%。

中间包IF钢桶状取样器提取样夹杂物分布研究

IF钢的洁净度控制对产品质量至关重要,中间包内夹杂物的数量、尺寸及分布等特征是IF钢洁净度控制的重点,取样器提取的样品中夹杂物分布不均会影响对钢液洁净度测定的准确性。采用桶状取样器对国内某钢厂IF钢中间包进行取样,对钢样不同高度上的夹杂物类型和数量进行了统计对比,分析夹杂物在样品高度上的变化。结果表明:样品中氧含量随着样品高度的增加逐渐上升,氧化物夹杂的数量也随着高度的增加逐渐增加;钢样中的夹杂物主要以Al_(2)O_(3)及Al-Ti复合夹杂为主,直径大多在20μm以下,数量密度随高度的上升呈增加趋势;尺寸大于20μm夹杂物数量较少,存在于样品上部,有上浮去除的倾向;研究不同尺寸夹杂物应取不同高度样品,小尺寸夹杂物在提桶40 mm以下的分布更稳定,大尺寸夹杂物考虑上浮,应在上部取样;样品上部还存在少量卷渣夹杂物。

奥氏体区和铁素体区热轧IF钢板的织构及成形性能

采用金相观察、织构分析、成形极限试验等,研究了奥氏体区和铁素体区热轧含Ti的IF钢板的显微组织、织构特征及成形性能,探讨了影响钢板成形性能的因素、钢中Ti元素的作用以及织构的形成。结果表明:奥氏体区热轧IF钢的铁素体晶粒均匀,呈等轴状,铁素体区热轧IF钢的晶粒沿轧制方向被拉长,形成形变带,呈纤维状。相比铁素体区热轧IF钢,奥氏体区热轧IF钢具有更低的屈服强度、抗拉强度和屈强比,更高的平均塑性应变比、平均硬化指数和断后伸长率,以及高的FLD0值(成形极限图中平面应变处的主应变),成形性能更好。在两个区域热轧的IF钢均有较高强度的{110}〈112〉织构,其中铁素体区热轧IF钢有一定强度的{110}〈uvw〉纤维织构,奥氏体区热轧IF钢有一定强度的{111}γ纤维织构,γ取向密度较大,形成了具有一定强度的{111}〈101〉、{111}〈112〉等有利织构。

超低碳IF钢氧化物夹杂控制工艺

为提高超低碳IF钢连铸可浇性和洁净度,开展了转炉底吹工艺优化、终点碳氧含量控制、顶渣改质、真空高效深脱碳技术和连铸保护浇铸工艺试验研究。结果表明:采用环缝式风口替代原有毛细管式透气砖底吹,转炉后期单管底吹强度0.086 m 3/(t·min),搅拌能0.40 W/t,能显著提高吹炼后期搅拌能力,转炉终点钢水平均碳氧积达0.00209。通过RH快速抽真空至极限真空度,3~5 min强制吹氧和8~12 min极限真空度下脱碳效率最高。降低真空脱碳后钢水残余氧含量、优化钢包顶渣成分,可显著减少Al 2 O 3夹杂物的产生,促进顶渣对夹杂物的吸附和溶解,配合连铸保护浇铸,钢水可浇性和氧化物夹杂控制水平明显提升。

IF钢边部黑线原因分析及解决措施

针对IF钢边部黑线问题,分析认为板坯边部形状,热轧立辊使用周期、材质及侧压量等是导致边部黑线的主要原因。通过采取倒角结晶器改变板坯边部形状,缩短立辊使用周期,优化立辊材质及减小立辊侧压量等措施,IF钢边部黑线缺陷率由0.57%降至0.39%,每月可节省14万元。

极薄IF钢的连续退火工艺研究

在连续退火模拟装置中进行极薄料的模拟退火处理,再通过硬度试验、拉伸试验和金相组织观察,研究不同成分体系IF钢的再结晶温度差异,以及在不同退火温度下的性能变化规律。结果表明,同样压缩比条件下,Mn IF钢先于P IF钢开始再结晶,但两者再结晶的过程及速率基本一致;Mn IF钢700℃时完成再结晶,P IF钢720℃时完成再结晶;两种IF钢完全再结晶后达到的力学性能相当,实际生产时可根据生产组织需要选择合适的成分设计。

大型转炉IF钢终点氧含量控制实践

氧化物夹杂是IF钢轧制过程中产生翘皮和带状缺陷的主要因素,为了减少钢中氧化物夹杂,必须降低转炉终点氧含量。邯宝炼钢厂转炉采用IF钢高拉碳、扩大出钢口直径、降低出钢温度等措施,实现了终点低氧出钢。实践表明:采取高拉碳后转炉终点w(C)由平均0.033%提高至0.041%;出钢口扩径后出钢时间由6.5 min缩短至5.2 min;出钢温度由1 674.6℃降低至1 658.3℃,终点w(O)由0.057 85%降低至0.043 15%;碳氧积由0.001 88降低至0.001 74;提高了IF钢的质量。

IF钢连铸浸入式水口结瘤机理分析及措施

借助扫描电镜分析了连铸中间包浸入水口结瘤物的分布结构及化学组成,分析结果:结瘤物主要为Al_(2)O_(3)夹杂物。通过在钢水洁净度提升、连铸保护浇注优化、钢水稳态流场控制等方面查找原因建立改进措施;同时,进一步建立水口评级制度,规范指导现场水口使用。措施优化后,浸入式水口堵塞现象显著改善,产品卷夹杂物缺陷发生率由原来的0.98%降低到目前的0.13%。实现了铸坯与轧钢产品表面质量匹配,确保最终产品质量满足用户需求。

100t复吹转炉冶炼IF钢终点磷分配比预测模型

基于某公司具有LOMAS烟气分析自动化炼钢系统的100t复吹转炉冶炼IF钢工业生产数据,分析了冶炼终点[%C][%O]、[%C](%FeO)与[%C]的关系,结果显示[%C][%O]、[%C](%FeO)与[%C]^(1/2)线性关系显著。计算了吹炼终点的磷容量C_(PO实),并与Turkdogan提出的半经验公式计算的磷容量C PO算进行了对比分析,探讨了C_(PO实)大于C_(PO算)原因是终渣处于过氧化状态。分析了C_(PO实)和C_(PO算)二者差值与[10^(-6)O]/(%FeO)的关系,结果显示二者线性关系显著。根据分析结果构建了转炉冶炼IF钢吹炼终点磷分配比预测模型,模型包含了吹炼终点温度T、终点[%C]、终渣(%CaO)和(%MgO)等因素,构建的磷分配比预测模型很好地重现了生产数据。

IF钢板坯结晶器电磁搅拌数值模拟与工艺实践

针对高拉速IF钢铸坯夹杂与气泡缺陷封闭率偏高的问题,通过数值模拟研究了水口浸入深度和拉速对结晶器流场的影响,结果表明,在结晶器电磁搅拌电流为600 A、频率3.5 Hz工况下,随着拉速增高,自由液面活跃指数呈现先增大后减小再增大的趋势,在拉速1.05 m/min附近,最高达0.67,在1.6 m/min附近,最低达0.35,流场均匀性指数略有降低,最佳的自由液面活跃指数为0.5±0.05;当拉速低于1.0 m/min时,随着水口浸入深度的增加,自由液面活跃指数逐步增大至0.40,当拉速大于1.0 m/min时,随着水口浸入深度增加,自由液面活跃指数逐步降低,当拉速大于1.4 m/min时,随着水口浸入深度的增加,自由液面活跃指数大幅下降至0.37;IF钢结晶器电磁搅拌工艺优化后,铸坯夹杂与气泡缺陷封闭率均值下降4%,取得了显著的效果。

IF钢生产工艺优化

介绍了IF钢炼钢系统的装备,针对IF钢生产过程中转炉终点温度和终点活度氧偏高、钢液洁净度波动大、产品质量稳定性差等进行了工艺优化。通过研究转炉促进碳氧反应平衡的措施,优化了RH脱氧工艺和夹杂物控制工艺;分析了连铸水口结构对结晶器液面波动的影响,并提出按铸坯断面选用不同型号的水口。优化后,在转炉终点温度和终点氧含量相对较低的条件下,实现了IF钢的高效稳定生产,提高了冷轧板表面质量。

热轧润滑对IF钢表面状态的影响

利用热轧试验和实验室模拟研究了热轧润滑对IF钢全流程各工序后表面状态的影响。结果表明:关闭热轧润滑使得热轧卷表面存在较多的细小晶粒和混晶,增加辊面与带钢表层剪切应力是造成细小晶粒的根本原因;混晶组织对连退板组织有明显遗传性,导致冷轧,退火后的连退板表层{111}/{100}织构比例下降。

冷轧IF钢汽车板表面横纹分析及改进

马钢冷轧IF钢汽车板冲压后表面存在横向条纹。组织分析为晶粒粗大。通过化学成分、热轧卷取温度、酸轧压下率、退火温度、平整延伸率的对比分析,基于低耗高效生产理念,最终确定不同的改善工艺,改善效果明显。

晶粒尺寸对IF钢低周疲劳行为及疲劳后显微组织的影响

通过850,950℃退火制备得到平均晶粒尺寸分别为40,210μm的IF钢,研究了晶粒尺寸对其低周疲劳行为和疲劳后显微组织的影响。结果表明:在疲劳循环过程中,细晶试验钢的初始平均峰值应力高于粗晶试验钢,随着循环次数增加,2种试验钢的平均峰值应力趋于相近;细晶试验钢始终表现为循环加工硬化,粗晶试验钢表现为初始循环硬化、循环饱和和二次循环硬化。经400周次疲劳循环后,细晶试验钢的显微组织由尺寸相近且分布均匀的位错胞组成,粗晶试验钢的显微组织主要由宏观驻留滑移带(Macro-PSB)和位错胞组成,Macro-PSB中包含较为细小的位错胞;粗晶试验钢具有较高的位错密度及相对显著的组织不均匀性。

IF钢连铸开浇工艺对头坯洁净度影响的研究

IF钢连铸开浇过程头坯洁净度水平较低,目前各企业一般将开浇坯作判废或降级处理,这导致了产品质量不稳定,成材率低等问题.为研究IF钢非稳态开浇阶段连铸坯的洁净度水平及优化措施,采用现场取样、检测分析及数值模拟计算相结合的方法,分析了IF钢开浇阶段不同拉速变化曲线条件下连铸坯沿拉坯方向的洁净度变化规律.通过实验检测发现沿拉坯方向头坯T[O]、[N]及显微夹杂物含量呈现明显下降趋势,距离头坯头部6 m处T[O]含量为13×10^(-6),接近正常坯水平,距离头坯头部7 m处[N]含量约为19×10^(-6),接近正常坯水平,开浇工艺对于连铸坯T[O]、[N]及显微夹杂物含量影响不大.匀速、前快后慢和前慢后快三种拉速工艺条件下,大型夹杂物在距离头坯头部2 m处的质量分数约为0.2 mg·kg^(-1),但之后均存在不同程度的大型夹杂物数量波动现象,而前快后慢工艺影响范围最小,在5.5 m后均达到正常水平.通过数值计算同样发现,前快后慢的提拉速工艺条件下产生的头坯洁净度更快地接近正常坯洁净度水平(约开浇430 s后,对应拉坯5 m).基于本文研究,提出了一种优化的IF钢连铸开浇过程提拉速的工艺方法.

高锰高强IF钢转炉-连铸过程中夹杂物演变与控制

为了摸索高锰高强IF钢钢液洁净度及夹杂物演变规律,采用Thermofisher Explorer 4全自动夹杂物分析仪对转炉-连铸过程中夹杂物进行分析和研究。结果表明:高锰高强IF钢RH结束、中间包和铸坯中全氧含量依次降低,铸坯全氧随着宽度方向由边部向中心位置移动而逐渐增加。高锰高强IF钢RH进站时主要夹杂物为椭球状或球状含有P_(2)O_(5)的FeO-MnO夹杂,加铝脱氧后主要夹杂物转变为Al_(2)O_(3)夹杂,RH结束、中间包Al_(2)O_(3)主要类型为小型块状和不规则形状。铸坯中主要夹杂物为块状、棒状、不规则形状Al_(2)O_(3),尺寸多在10μm以下,边部位置TiN、MnS析出物较少,中心位置MnS析出物进一步增加,也存在少量TiN析出。热力学计算普通IF钢、高锰高强IF钢TiN析出温度分别为1745、1589 K,MnS析出温度分别为1450、1675 K。通过增加铝钛间隔时间、降低脱氧前氧、进行钢包渣改质,高锰高强IF钢钢液洁净度得到显著改善。

IF钢RH脱碳结束氧含量对钢液洁净度的影响

以IF钢为研究对象,结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t RH生产实际,采用生产密集取样、数据统计、夹杂物扫描电镜等分析手段,对IF钢精炼过程中RH脱碳结束氧含量与脱氧后的夹杂物尺寸、数量等进行了研究。研究发现,RH脱碳结束氧质量分数控制在(290~310)×10^(-6)时,钢液中产生的Al_(2)O_(3)夹杂物最少。基于此,对RH脱碳结束氧含量的控制方法进行研究,发现强制脱碳模式下脱碳结束氧含量命中率高、可控性强,且强制脱碳模式下顶渣氧化性弱于自然脱碳模式,可减少二次氧化导致的Al_(2)O_(3)夹杂物的生成。研究并建立吹氧计算模型以保证达到精确控制脱碳结束氧含量,可达到提高钢液洁净度的目的。