150 t单水口钢包出钢过程汇流旋涡影响因素研究

钢包浇注末期,钢液在科氏力和自身初始状态的作用下会产生汇流旋涡,其成为控制钢包下渣和提高钢水收得率的瓶颈问题。以某钢厂150 t单水口钢包为原型,基于相似原理,制作了相似比为1∶3.5的钢包物理模型,首先探究了水口偏心率对浇注末期汇流旋涡的影响程度与机制,获得了适宜的水口位置后研究了钢包静置时间、阻旋装置、底搅拌工艺等控流措施对偏心率为0.83的钢包汇流旋涡的作用效果。结果表明,让钢包内形成非对称流场可以抑制旋涡的发展。当钢包静置时间小于45 min时,旋涡产生和贯通高度随静置时间的延长变化不明显;但当静置时间超过45 min时,旋涡起旋高度明显增加、贯通高度明显降低。另外,在此偏心率下,设置阻旋装置和增添底吹搅拌操作均不能抑制旋涡,但在旋涡起旋时短暂关闭水口会延缓旋涡的进一步发展。

M-EMS对45钢矩形坯铸态组织和溶质分布均匀性的影响

以某钢厂断面尺寸200 mm×240 mm的45钢连铸矩形坯生产为例,通过工业试验探究了M-EMS电流强度对铸坯铸态组织和溶质分布均匀性的影响。结果表明,M-EMS会使铸坯柱状晶产生一定角度的偏转,中心的等轴晶率随M-EMS电流强度增大而增大;然而,相较于等轴晶区,柱状晶区的溶质分布均匀性更好;在较大的M-EMS电流强度下,由于钢液的冲刷作用,铸坯皮下产生了负偏析,其位置与枝晶偏转区域相对应,同时在铸坯内部CET位置处产生了较严重的正偏析,铸坯均质性恶化。适当降低M-EMS电流强度,尽管铸坯等轴晶区面积减小,但其全断面的成分均匀性得到明显提高,其中,等轴晶区的碳极差和标准差均比强搅拌工况下降低一半以上,有效提升了铸坯全断面的均质性。

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间较白亮带更靠近铸坯表面,最终导致白亮带较压下裂纹更靠近铸坯中心。拉速为1.1 m/min时,虽然中心缩孔得以控制,但中心区域出现负偏析,导致断面均质性无法控制到较高水平。而在拉速为1.0 m/min工况下,F-EMS处的铸坯中心固相率在0.1附近,在合理位置,其2号和3号压下辊处铸坯中心固相率都处于合理的压下区间0.30~0.75,铸坯横截面中心缩孔评级为0.5以内,中心偏析为1.003,碳极差为0.125%,其质量最优。