锌基镀层热成形钢裂纹的产生、扩展机理及高温力学性能研究

本文通过锌基镀层热成形钢的Gleeble试验和实际零件热冲压试验,在材料高温性能分析的基础上,建立了材料模型,用于高精度地拟合真应力和真应变之间的关系,进而研究成形温度、铁素体形成和弯曲变形对液态锌致基板脆裂(LMIE)的影响。结果表明,真应力随着变形温度的下降而增加。当变形温度为820℃时,LMIE导致真应变较低,约为0.13。根据Gleeble热模拟测试和实际零件试验结果,建议成形温度为720℃,可以避免LMIE并保证材料的力学性能。在实际应用中,拉应力容易导致微裂纹的产生,而压应力可以抑制微裂纹的产生。随着成形温度的降低,镀层中微裂纹的数量和宽度降低,同时镀层厚度增加。镀层主要为固态α-Fe(Zn)相。通过减少在加热保温和成形过程中的液态相可以减少甚至避免LMIE裂纹的产生。

IF钢冷轧板表面缺陷研究

对 IF钢冷轧板表面缺陷进行了分析研究 ,发现该缺陷是由夹杂物引起的 ,夹杂物为 Al2 O3颗粒与 Ca O-Si O2 - Al2 O3- Mg O- Na2 O- K2 O系的复杂氧化物。其来源很可能是中间包覆盖渣与浸入式水口内堵塞物的结合物。在轧制过程中 ,夹杂物的脆性部分被碾碎 ,呈颗粒状零散分布 ;塑性部分被碾平 ,不均匀地分布在铁基体表面上。

含铌钢板坯角横裂纹的控制

采用金相显微镜和扫描电镜分析了含铌微合金化钢铸坯角部横裂纹的形成原因。发现矫直区铸坯角部温度位于该钢种第Ⅲ脆性温度区间内;拉速波动导致角部温度变化较大;二冷喷嘴状况不好导致两边角部温度相差较大。采用提高拉速、矫直区铸坯角部喷嘴遮挡等“热行”方法后,铸坯角部温度明显提高,铸坯的角横裂纹的发生率大大降低,但铸坯中心偏析恶化。采用增加角部喷嘴的“冷行”方法后,铸坯角部温度明显降低,铸坯的角横裂纹和中心偏析大大改善。

连铸坯表面网状裂纹

对连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹附近的化学成分及其组织进行了分析,发现裂纹附近存在Cu和Cr元素,裂纹沿着晶界延伸.可见裂纹形成的原因为:结晶器镀铬层磨损导致铜板与连铸坯粘结,液态铜通过奥氏体晶界向铁基体内渗透.富集在奥氏体晶界的铜极大地恶化了钢的塑性是导致裂纹形成的主要原因.在此基础上提出了控制连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹的措施.

连铸板坯三角区裂纹的影响因素

通过对连铸坯硫印数据库的分析,得到了普碳钢连铸板坯三角区裂纹的影响因素.结果表明,三角区裂纹随着S含量、过热度、拉速和铸坯断面宽度的增加而越来越严重.以此为基础,提出了生产过程中控制三角区裂纹的原则.C含量控制为0.13％;[Mn]/[S]>25,过热度小于25℃,拉速低于1.30m/min,浇铸宽断面铸坯时应加强铸坯窄边的冷却强度,保证良好的铸机设备精度.

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.

首钢炼钢技术的进步与创新

介绍了首钢迁钢、首钢首秦和首钢京唐三个炼钢单元以绿色、高效和洁净钢生产为原则开发的一系列创新技术。1)转炉少渣炼钢技术(SGRS)实现了转炉炉渣的高温循环使用,转炉炼钢石灰、轻烧白云石消耗与炉渣排放量分别降低了45%、35%、31%以上。2)转炉顶底复吹CO_2技术实现了约7%的CO_2混吹,终点炉渣中T.Fe质量分数降低了3.6%、炉渣中P2O5质量分数增加了0.63%、吨钢煤气量增加了5.2 m^3。3)稳定高效转炉底吹技术(SEBC)确保了全炉役转炉高效底吹冶炼效果,平均碳氧积为0.002 0,有效提高了钢水的初始洁净度。4)椭圆浸渍管RH真空精炼技术实现了RH循环流量增加51%,冶炼超低碳钢的脱碳时间缩短4.0 min。5)高拉速连铸技术将连铸拉速提升至2.5 m/min,不仅实现了高效洁净钢平台的贯通,还改善了冷轧钢板表面质量。6)倒角结晶器连铸技术将产生角横裂纹缺陷的含Nb微合金化钢板坯的比例降低至0.14%以下,还减少了冷轧钢板边部翘皮缺陷的发生率。

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。

连铸坯液相穴长度的测定研究

介绍了两种测量液相穴长度的方法——射钉法和数学模型法.将射钉法所测量的结果与数学模型计算的结果进行了比较,结果表明,射钉法具有测量准确,成本低廉等优点,值得推广使用.

连铸板坯中心裂纹和三角区裂纹的成因及防止

对铸坯表面温度进行测量发现 ,在 3个二冷喷嘴下方和铸坯两侧边角附近存在 5个较低温度区 ,中心裂纹和三角区裂纹绝大多数发生在与表面较低温区相对应的下方铸坯内部。铸坯中心裂纹和三角区裂纹形成的机理为 :由于沿宽度方向冷却不均匀 ,铸坯内部也存在较低温度区域和与之相邻的较高温度区域。在凝固最后阶段 ,当较低温度区已基本凝固或接近完成凝固时 ,相邻的较高温度区尚有部分钢液未凝固 ,未凝固钢液膨胀将较低温度区域刚结束或基本结束凝固的部分拉开 ,因此形成裂纹。鞍钢第二炼钢厂通过严格控制凝固终点附近夹辊开口度、增强二冷后程冷却水量等措施 ,将连铸板坯的中心裂纹和三角区裂纹降低至接近零。

连铸板坯结晶器内钢液吹氩行为的数值模拟

以宝钢一连铸板坯结晶器为研究对象,采用多相流模型计算了吹氩后结晶器内钢液的流场、温度场及氩气分布.结果表明:吹氩后,结晶器内上回流区钢液的流动强度增大,下回流区变小;钢液的温度梯度减小,温度分布均匀;氩气的分布不均匀,上回流区钢液的含气率大大高于下回流区.

高碳钢连铸板坯高温力学性能

采用Gleeble-1500热模拟试验机测量了高碳钢连铸板坯的高温力学性能,得到了第Ⅰ、第Ⅲ脆性温度区的温度范围.结果表明:第Ⅰ脆性温度区脆化的主要原因是晶界部位的低熔点物质在高温下首先熔化,从而导致试样沿晶界开裂;第Ⅲ脆性温度区脆化的主要原因是在奥氏体部位析出的网状铁素体导致试样沿晶界开裂;在奥氏体单相区,由于氮化铝的析出导致钢种的塑性恶化.

X80管线钢钙处理后软吹时间对夹杂物行为的影响

探讨了钙处理后软吹40 min过程X80管线钢夹杂物的行为变化。结果表明,软吹前25 min,钢中总氧含量由0.001 2%降低到0.000 8%;软吹25 min至40 min,钢中总氧含量略有回升。钢中夹杂物的数量随着软吹时间的增加而减少,软吹25 min后较大尺寸夹杂物基本去除完毕。继续增加软吹时间,有利于进一步去除钢中尺寸在1～5μm的夹杂物。随软吹时间的延长钢水温降增大,利于CaS夹杂物的生成,对后续浇注不利。综合考虑夹杂物的去除效果和软吹过程的温降等因素,认为管线钢钙处理后软吹时间控制在20～25 min较为合理。

580MPa级热轧高扩孔钢的组织与性能

采用Nb、V、Ti微合金化,通过TMCP工艺试验,研究了Nb、V、Ti微合金对低碳钢显微组织、力学及成形性能的影响,并分析了影响扩孔性能的因素。研究结果表明,适当加入微合金Nb、Ti,能够大幅度提高试验钢的强度,同时延伸率、硬化指数、扩孔性能良好;热轧高扩钢中的贝氏体能够起到阻挡裂纹扩展的作用,导致裂纹扩展转向,铁素体-贝氏体组织有利于钢板扩孔性能的提高。

锰硫比对SPHC热轧薄板边部舌状裂纹的影响

针对迁钢2160mm热轧线生产的SPHC热轧薄板经常出现边部舌状裂纹缺陷,研究了舌状裂纹的形貌及形成机理。结果表明,SPHC薄板边部舌状裂纹缺陷的产生是由于Mn含量较低导致锰硫比较低,使板坯边角部位易出现微裂纹,并在轧制过程中流变至带钢边部而形成。经实践,w(Mn)/w(S)>20时,可有效避免SPHC板边部舌状裂纹的产生。

高效RH脱碳工艺参数的优化

基于RH脱碳数学模型,研究了210tRH精炼装置的脱碳行为,分析了真空度、提升气体流量及浸渍管内径等因素对脱碳过程的影响;在自然脱碳条件下,根据实际取样分析结果,计算出脱碳速率常数K_C,发现整个脱碳过程分为两个阶段,即快速脱碳阶段和脱碳停滞阶段。提高真空度可提高脱碳速率和降低终点[C];提高气体流量不能显著提高脱碳速率,应选择合适的浸渍管内径;快速脱碳阶段的脱碳速率常数可达0.287min^(-1)。

六辊CVC宽带轧机板形控制性能研究

以首钢京唐二冷轧厂2230冷轧机组为对象,研究现有CVC辊形曲线及等效轧辊凸度变化规律。建立六辊CVC轧机辊形变形有限元模型,结合现场工况仿真分析了弯辊和窜辊等调控手段对辊缝凸度调节域、板形调控功效、辊间接触压力分布等板形调控性能指标的影响规律。

汽车车轮钢的研制与开发

根据用户对汽车车轮钢的使用要求,结合首钢京唐公司生产设备,设计了与汽车车轮钢相适应的化学成分及炼轧钢工艺,成功研发了汽车车轮系列用钢。在车轮企业中推广490CL及590CL,车轮减重18.5%,轻量化效果明显。

首钢2230冷连轧机板形控制性能研究

研究了CVC辊形函数及等效轧辊凸度变化规律，建立了2230冷连轧机六辊CVC轧机辊形变形有限元模型，结合现场工况仿真分析了弯辊和窜辊等调控手段对辊缝凸度调节域、板形调控功效和辊间接触压力分布等板形调控性能指标的影响规律。

X80管线钢精炼过程中夹杂物转变行为及机理研究

研究了X80管线钢精炼过程中夹杂物的转变行为及其机理。结果表明，转炉出钢阶段加铝强脱氧，钢中夹杂物以伴有极少量MgO的Al2O3为主；LF炉精炼采用高碱度和低氧化性炉渣精炼，钢中Al2O3夹杂物向钙铝酸盐和CaO-MsO-Al2O3，系夹杂物转变，平均成分靠近低熔点区；RH炉真空处理后夹杂物中Al2O3和MgO的含量减少，CaO含量增加，夹杂物成分分布较分散；钙处理后钢中CaO-MgO—Al2O3系夹杂物比例明显降低，CaO—Al2O3系夹杂物比例明显增加，夹杂物平均成分已远离低熔点区，达到了高品质管线钢的冶炼效果。