M-EMS对连铸坯质量的影响

随着钢铁行业的不断发展，对产品的品种、质量提出了更多更高的要求，新设备、新工艺不断得到开发利用。湘钢为了自身的发展，也在不断实施各项技改措施，M-EMS装备就是其中之一。M-EMS对改善连铸坯质量的独到之处已为广大冶金工作者所共识，本文通过对几个钢种的电磁搅拌试验，评价其冶金效果，并提出优化工艺的措施。

M-EMS对铸坯低倍组织的影响

论述了M-EMS对60Si2Mn铸坯低倍组织(包括等轴晶带、中心缩孔、中心偏析、中心疏松)的影响。

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。

M-EMS对大圆坯质量的影响

研究分析圆坯结晶器电磁搅拌(M-EMS)对圆坯质量的影响。工业实践结果表明,结晶器电磁搅拌对提高铸坯内部组织的致密度,扩大铸坯中心等轴晶比率,减少铸坯中心疏松、成分偏析、中心缩孔等缺陷有显著效果。

M-EMS搅拌强度对钢轨钢MnS析出的影响研究

开展了M-EMS搅拌强度、硫质量分数对比工艺试验,采用Aspex分析了各工艺条件下钢轨特定位置MnS非金属夹杂的单颗粒长度尺寸及析出二维面积比例差异。结果表明:M-EMS搅拌强度越大,纯态较大尺寸的MnS非金属夹杂析出概率越大,复合态MnS非金属夹杂形核几率增加,同时也促进了较大尺寸的复合态MnS非金属夹杂形成;此外,硫质量分数较高的钢液更容易析出较大尺寸的纯态MnS非金属夹杂。降低钢液硫质量分数的基础上,增加形核质点并控制M-EMS搅拌强度可改善MnS非金属夹杂析出和分布。

大方坯连铸跨结晶器电磁搅拌的数值模拟

借助有限元分析软件ANSYS,在电流为600A,频率为2Hz条件下,对大方坯跨结晶器电磁搅拌进行了数值分析·实验结果和模拟结果对比表明,试验结果和数值模拟结果基本相符·重点分析了不同的电流和频率下,铸坯中心磁场强度和节点电磁力的变化规律,结果表明:铸坯中心磁场强度、节点电磁力随电流增大而增加,也随频率增加而增加,在8Hz时达到最大值·

品种钢连铸生产实践

邢钢引进奥钢联 (VAI)技术建成的品种钢连铸机于 2 0 0 2年 12投产。该铸机采用了结晶器电磁搅拌、液面自动控制、DYNAFLEX非正弦液压振动、DIAMOLD钻石结晶铜管、连续矫直等先进技术。在试生产阶段成功生产出冷镦钢、钢绞线、焊丝钢 。

连铸工艺参数对70#、72A、75#帘线钢方坯冶金效果影响的研究分析

文章通过对帘线钢方坯低倍组织的分析和连铸工艺参数的总结,研究分析得出铸坯拉速、钢水过热度、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌等连铸工艺参数对方坯低倍组织的影响。以75#帘线钢为例,经过研究得出方坯的中心疏松、缩孔、中心C偏析度随着钢水过热度和铸坯拉速的增加而增大,等轴晶率则随之而降低;随着F-EMS电流强度或频率的增加,方坯的中心碳偏析先减轻后加重,当电流强度为300A时或频率为8Hz时方坯的碳偏析指数最小,可以有效地控制中心碳偏析。

结晶器电磁搅拌对高强齿轮钢大圆坯凝固行为的影响

结晶器冶金对于特殊钢连铸过程凝固与后续产品质量至关重要。以高强齿轮钢42CrMo以铸代锻?650 mm特大断面圆坯连铸生产工艺为背景,基于三维电磁-流动-传热-凝固耦合模型,研究了结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring,M-EMS)器安装位置对大圆坯连铸结晶器冶金行为的影响。结果表明,结晶器铜管磁屏蔽效应导致搅拌器安装位置越低,搅拌效率越高;电磁搅拌可显著减轻因水口侧孔射流冲刷所造成的坯壳生长不均匀性、强化钢液过热耗散,也会不同程度地增强液面波动。搅拌器位置由330 mm下移至730 mm三个代表性工况下,钢液面最大波高差降低2.5 mm,坯壳凝固前沿最大冲刷速度增加0.069 m/s,铸流中心钢液过热耗散位置后移0.159 m,结晶器出口坯壳厚度极差降低1.1 mm。综合认为,搅拌器安装位置在弯月面下约530 mm时,既有利于控制合适的液面波动与坯壳生长均匀性以改善铸坯表面质量,也有利于因钢液过热耗散促进等轴晶形成而提高大圆坯的中心质量。

20CrMnTi钢160mm×160mm方坯内部质量控制

针对20CrMnTi连铸160mm×160mm方坯严重的内部质量问题,开展结晶器电磁搅拌(M-EMS)与凝固末端电磁搅拌(F-EMS)参数协同优化试验,通过方坯凝固组织检测和碳偏析检测,详细分析电磁搅拌参数对方坯内部质量的影响规律。此外,借助红外热成像仪检测方坯表面温度,进而利用ANSYS软件预测方坯凝固传热过程,得到F-EMS作用区域内的液芯厚度。结果表明,方坯内弧侧与外弧侧柱状晶向等轴晶转变(CET)的起始位置分别距方坯表面约42和28mm,在M-EMS 240~260A条件下,受M-EMS电流强度的影响很小;碳元素在方坯皮下10mm内存在负偏析,然而在CET前沿富集,同时在凝固中心呈现为交替正、负偏析;凝固中心附近负偏析程度正相关于M-EMS和F-EMS强度。根据方坯低倍组织与碳偏析情况,最终确定20CrMnTi最佳的电磁搅拌参数为M-EMS 250A/4.0Hz、F-EMS 300A/7.0Hz。另外,F-EMS入口与出口处的液芯厚度分别为66.2和60.6mm,与之对应的固相率分别为86.6%和88.7%,F-EMS安装位置合理。