260mm×300mm合金钢连铸坯质量控制集成技术的开发和应用

简述了莱钢50 t EAF-LF(VD)-CC流程中合金钢260 mm×300 mm连铸坯质量控制集成技术的开发和应用效果。通过合理的铸坯纯净度和全程保护浇铸,二冷动态控制的二冷工艺设备设计,工艺设备精度参数群优化,热装工艺的铸坯质量在线预报判定系统等控制技术的开发,提高了铸坯质量,钢材酸浸低倍检验合格率由2007年的97.50%提高到2009年的99.01%,铸坯合格率在99.92%以上,成材率由原来的96.50%提高到96.80%,铸坯热装率由45%提高到75%。

260mm×300mm连铸坯内裂纹的分析和改进工艺实践

通过控制钢中硫含量≤0．020％，不同炉次中间包钢水温度波动范围由25℃降至10℃。调整结晶器水量为190～200m^3／h，控制拉速0．55～0．75m／min，使20CrMnTiH、40Cr、GCr15等钢种260mm×300mm连铸坯的内裂废品率由0．30％降低到0．01％，基本消除了铸坯内裂纹。

GCr15轴承钢300 mm×400 mm连铸坯1180～1260℃加热时间对Φ60 mm材带状组织的影响

GCr15轴承钢(/%:0.95～1.05C,0.20～0.30Si,0.30～0.40Mn,1.40～1.50Cr)300 mm×400 mm连铸坯的生产流程为120 t BOF-LF-RH-CC-连轧至Φ60 mm材。生产试验了连铸坯1 180～1 260℃高温扩散时间4.5～24 h对Φ60 mm热轧材碳化物带状的影响。结果表明,随保温时间的增加,热轧材带状级别降低,当保温时间为4.5～6.5 h、6.5～10 h和≥13 h时,Φ60 mm材的带状级别分别达2.5级、2.0级和1.5级。可根据不同带状级别要求,设定相应的保温时间。

结晶器保护渣对300mm×360mm低碳钢连铸坯表面质量的影响和成分优化

钢厂使用原保护渣[／％：25．64CaO，22．72Si02，5．69MgO，8．29A1202，11．87（Na20＋K20），5．49CaF2，5．10BaO]生产的300mm×360mm低碳钢连铸坯表面易产生网状裂纹。通过分析保护渣润滑性能与铸坯冶金质量之相关性和研究碱度、MgO和A1。0，对保护渣熔点的影响，CaF2和碱土金属化合物含量对保护渣粘度影响，优化了保护渣的成分E／％：22．06CaO，23．63S102，4．76MgO，8．29A1203，11．90（Na20＋K20），2．32CaF2，4．18BaO]，应用结果表明，使保护渣液层的厚度由原保护渣的6—7．5mm提高到7—10mm，完全消除了连铸坯的网状裂纹。

超纯铁素体不锈钢B439M 200 mm×1260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布

采用自动扫描电镜Aspex研究了超纯铁素体不锈钢B439M(/%:0.01C,0.40Si,0.25Mn,0.020P,0.001S,17.50Cr,0.15Ni,0.20Ti,0.0080N,0.0040O)200 mm×1 260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布,结果表明,由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,在连铸坯宽度方向边部,生成了大量小尺寸(平均1.26μm)TiN夹杂物;而在连铸坯宽度方向的1/4处和中部,由内弧表面到厚度1/4处再到厚度方向中部,TiN形核速率降低,TiN夹杂物的数量减少而尺寸增大。动力学分析结果得出,冷却速率减小会使得TiN夹杂物的生成尺寸增大,与TiN夹杂物在连铸坯中的分布规律相吻合。

8620系齿轮钢300 mm×360 mm连铸坯宏观偏析改善的工艺实践

8620齿轮钢(/%:0. 18～0.22C,0. 17～0.26Si,0.70～0.90Mn,≤0.025P,0. 15～0.23S, 0.40～0.60Cr,0.40～0.70Ni,0.15～0.25Mo)300 mm×360 mm坯连铸的中间包钢水过热度为20～30℃,拉速为0.5～0. 6 m/min,通过钻孔分析、射钉试验、原位分析和铸坯低倍组织分析,研究了电磁搅拌参数[M-EMS(100～200) A,(2.0～2.2)Hz,F-EMS(150～200)A,8 Hz]和二冷水参数(一段28 L/min,二段38～45.6 L/min,三段19.2～24L/min)对连铸坯C、S偏析的影响。通过采用优化工艺参数-二冷一段28 L/min,二段45. 6 L/min,三段19. 2 L/min和电磁搅拌M-EMS 150 A,2. 2 Hz,F-EMS 200 A,8 Hz,8620系齿轮钢连铸坯偏析指数0. 98～1. 05的比例由原30%提高至92.8%。

凝固组织对GCr15轴承钢220 mm×260 mm连铸坯中心偏析的影响

铸坯高中心等轴晶率及小的二次枝晶臂间距有利于降低高碳钢M+E-EMS连铸坯中心偏析。通过建立GCr15钢220 mm×260 mm连铸坯耦合有限元-元胞自动机模型(CAFE)及二次枝晶臂间距(SDAS)模型,研究结晶器电磁搅拌、过热度和拉速对中心等轴晶率及二次枝晶臂间距的影响。结果表明,相比于拉速,过热度和结晶器电磁搅拌对其影响明显。随着过热度降低及结晶器电磁搅拌强度增加,铸坯中心等轴晶率增加而二次枝晶臂间距减小,而拉速对凝固终点和中心固相率影响大。工业试验结果表明,采用结晶器与凝固末端电磁搅拌,相比于过热度35℃和拉速0.75 m/min,控制过热度小于25℃且拉速调整为0.8 m/min时,轴承钢GCr15铸坯中心等轴晶率由原27%增加至38%且二次枝晶臂间距细化,中心碳偏析指数由原1.06~1.39降至0.93~1.13。

150mm×150mm方坯连铸高效化的二冷技术

根据连铸坯二冷均匀冷却的构想 ,重新设计并优化二冷喷淋结构和喷嘴的布置 ,增加了一个二冷喷啉段。提出二冷段各段水量Qi(L min)与钢液过热度ΔT(℃ )和拉速V(m min)关系的新的二冷水模型 :Qi=a +bv +cv2 +d(ΔT - 30 ) +F ,其中a、b、c、d和F为常数。实践证明 ,通过使用优化后的二冷结构和模型 ,15 0mm× 15 0mm连铸坯断面的最高拉速达 3 8～ 4 0m min ,Q2 35和HRB335钢连铸坯的质量明显改善 ,疏松、偏析、裂纹等低倍组织≤ 2级 ,废品率降低 0 2 3个百分点 ,钢坯平均日产量由 8 0万t提高至 9 4万t,生产率提高约 17 5 %。

Q420C钢180mm×180mm连铸坯轧制角钢角部裂纹分析和工艺改进

电力铁塔用18 mm厚160角钢Q420C(/%:≤0.20C,1.00~1.70Mn,≤0.55Si,≤0.035S,≤0.035P,0.02~0.20V,≥0.015Als)的冶金流程为80 t BOF-LF-CC-车制工艺。利用光学显微镜、SEM以及能谱分析仪对热轧角钢角部裂纹进行了分析,结果表明,裂纹周围存在脱碳层及铁素体膜,裂纹处发现S富集及在晶界析出的AlN破坏了钢基体的连续性;得出连铸振痕谷底的夹渣、成分偏析,热应力和弯曲矫直应力导致了角钢沿晶界开裂。通过降低[N]至0.008 0%,控制Als 0.017%~0.022%,Mn/S≥80,钢水过热度≥25℃,保护渣牯度0.73 Pa·s,矫直温度≥950℃等工艺措施,使连铸坯的优质品率由原25.78%提高至85%,有效地降低了角钢角部裂纹的发生。

立式连铸高速钢W6Mo5Cr4V2 φ100mm坯的工艺试验

采用150 kg中频感应炉-150 kg过渡钢包在设计的中100 mm立式连铸机以结晶器振动频率1.2 Hz和振幅±3 mm,拉速0.4 m/min,二冷水压力0.2 MPa进行高速钢W6Mo5Cr4V2连铸试验,并测定了在不同工艺条件下高速钢莱氏体网的厚度和冷却速率。结果表明,与15 kg锭普通模铸高速钢W6Mo5Cr4V2相比,Φ100 mm立式连续铸造得到的高速钢铸坯低倍组织致密无缺陷,莱氏体网明显变薄,铸坯心部莱氏体网平均厚度≤16μm,晶粒明显细化;M2C和MC型碳化物的析出量增多,M_6C型碳化物的析出量减少,碳化物更加细小、均匀和弥散;铸坯边部的冷却速率为3.33×10^4K/s,r/2处为9.4×10^3K/s,心部为8.1×10^2K/s,冶金质量明显优于普通模铸。

2.5 mm×10mm 65Mn扁钢丝表面横裂纹原因分析和工艺改进

由65Mn钢(/%:0.65C,0.24Si,1.00Mn,0.014P,0.006S)Φ6.5 mm盘条冷拔和轧制的2.5 mm×10mm扁钢丝出现表面横裂现象。通过对缺陷分析,得出由于铸坯表面增碳,使盘条表面形成条带状分布的块状碳化物的异常组织,并在冷拔过程中异常组织处形成微裂纹,在轧制压扁阶段,微裂纹扩展、合并形成宏观裂纹。连铸过程中钢液卷入保护渣富碳层会造成连铸坯局部表面增碳。通过改进150 mm×150 mm方坯连铸工艺,即液面波动由7~8 mm降低3~4 mm,浸入式水口插入深度由70~80 mm增至90~100 mm,保护渣粘度由0.35 Pa·s优化成0.40 Pa·8,连铸拉速由2.1~2.4m/min降至2.1~2.2m/min,65Mn扁钢丝的表面横裂纹率由原来的2.33%降至0。

高碳钢150 mm×150 mm连铸坯堆垛缓冷对碳偏析的影响

高碳钢SWRH82B（0.81％C）盘条用于生产预应力钢丝钢绞线,其中网状碳化物是造成冷拔断裂的重要原因.试验了该钢150 mm×150 mm铸坯堆垛缓冷时间（0～48 h）对铸坯碳偏析和Φ12.5 mm盘条碳化物的影响.结果表明,直接空冷时的铸坯中碳含量的差值为0.116％,堆垛缓冷12,24,36,48 h后碳含量差值分别降至0.088％,0.080％,0.075％和0.076％,盘条中网状碳化物也相应降低;SWRH82B钢150 mm× 150 mm连铸坯堆垛缓冷24h,可以满足盘条冷拉工艺要求.

55钢150mm×150mm连铸坯皮下裂纹分析与工艺改进

55钢(/%:0.52~0.60C,0.17~0.37Si,0.50~0.80Mn,≤0.035P,≤0.035S)的150 mm×150 mm连铸坯轧钢加热炉加热后存在表面纵向裂纹缺陷。采用金相显微镜对铸坯皮下裂纹缺陷进行分析,结果得出:由于二次冷却不均匀和有害元素Pb在晶界富集导致铸坯皮下产生细小裂纹并扩展长大。通过对二次冷却喷淋系统优化及降低钢水有害元素Pb含量,改善二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,提高铸坯晶界强度,结果表明:铸坯缺陷明显改善,轧材一次探伤合格率从45%提高到93%。

60Mn钢的热塑性试验在优化Φ450 mm圆坯连铸工艺中的应用

用Gleeble-2000动态热/力模拟机,通过凝固法测定成分(%)为0.61C-0.74Mn-0.18Cr 60Mn钢的高温塑性(断面收缩率),得出60Mn钢存在＞1 300 ℃和925～750 ℃两个高温脆性区.在925～750 ℃温度中,钢中AlN和NbN等氮化物在γ晶界析出,先共析α-相在γ+α区呈网膜状.通过优化工艺,钢中Als量由原来的≤0.015%降到≤0.010%,采用强化VD脱气和保护浇铸使[N]由60×10-6降至40×10-6,过热度由≤50 ℃降至≤35 ℃,比水量由0.40 L/kg降至0.30 L/kg,降低拉矫力并保持矫直前铸坯表面温度≥900 ℃,从而降低了铸坯疏松级别,等轴晶比由优化前的45.7%增至51.3%,内裂发生率由5.2%降至1.7%,铸坯质量显著提高.

280mm×380mm铸坯结晶器内钢水凝固与传热仿真研究

通过CFX4.4商用软件对280 mm×380 mm连铸坯结晶器内70L钢水流动传热、凝固过程进行了数值模拟,评估浸入式水口结构对结晶器综合冶金效果的影响。结果表明,随两侧孔浸入式水口插入深度和倾角的增加,坯壳厚度由宽面中心到角部逐渐减薄,但厚度比较均匀,高温区面积随之增大,位置下移;拉坯速度增加,宽面到窄面的坯壳厚度均有明显减薄。

60Si2Mn弹簧钢150 mm×150 mm铸坯缺陷分析与工艺优化

针对60Si2Mn弹簧钢(/%:0.56~0.64C,1.50~2.00Si,0.70~1.00Mn,≤0.025P,≤0.020S)的150 mm×150 mm连铸坯角部存在横向表面裂纹缺陷问题,通过采用金相显微镜和扫描电镜对铸坯角部横向表面裂纹缺陷进行分析及试验比对。结果表明:结晶器铜管锥度过大、拉坯阻力大、保护渣润滑效果差以及二次冷却不均匀导致角部产生横向表面裂纹。通过将结晶器铜管锥度从2.2 mm降到1.6 mm、保护渣熔化温度从1182℃降到1072℃、粘度从0.76 Pa·s降到0.52 Pa·s以及二次冷却比水量从0.45L/kg降到0.32L/kg等措施,降低铸坯在铜管内拉坯阻力,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷得到有效控制,铸坯表面探伤合格率从35%提高到92%。

Ф430mm圆坯表面质量问题及改善措施

包钢Ф430 mm圆坯经过热轧生产的无缝钢管大批量出现外结疤,通过热酸及裂纹分析发现是因为圆坯表面存在着微裂纹,在随后的热轧生产中形成外结疤,针对Ф430 mm圆坯表面出现微裂纹的问题,通过调整炼钢连铸工艺和钢种成分,制订出相应的改进措施。圆坯表面质量得到明显改善,经过热轧生产后,钢管成材率得到提高。

160 mm×160 mm连铸坯结晶器电磁搅拌对钢液流场影响的数值模拟

采用数值模拟方法对比研究了160 mm×160 mm铸坯电磁搅拌参数对钢液搅动和结晶器内流场的影响。结果表明,在频率(1.0~5.0 Hz)条件下,磁感应强度随着频率的增大而减小,且变化量较大。钢液内电磁力沿圆周方向对称分布。在电流(200~500 A)条件下,磁感应强度随着电流的增大而增大。结晶器内半径方向上电磁力波动较大,存在多个波峰,波峰最大的位置都在距结晶器铜管15 mm处,与搅拌电流的大小无关,电磁力随电流的增大而增大。小方坯结晶器电磁搅拌频率应控制在3~4.5 Hz,电流大小应控制在300~500 A。

单辊轻压下对高碳钢SWRH72B 180mm×180mm铸坯内部质量的影响

试验研究了单辊轻压下量(6~20 mm)和压下位置(1~#~6~#辊)对高碳钢SWRH72B(/%:0.71C,0.22Si,0.64Mn,0.010P,0.006S)180 mm×180 mm铸坯中心碳偏析和低倍组织的影响。结果表明,在固相率fs为0.45~0.63时,施加单辊轻压下有利于降低连铸坯的中心碳偏析,当固相率fs大于0.82时,无法消除缩孔和降低中心碳偏析;在压下量6~20mm,随着压下量的增加中心碳偏析度从1.15降低至1.04,在压下量大于15mm后铸坏容易出现裂纹;超弱冷(比水量0.40L/kg)较弱冷(比水量0.65L/kg)更有利于控制中心碳偏析;综合分析得出,SWRH72B钢180mm×180mm铸坯在拉速1.3m/min,结晶器搅拌300 A、5Hz,比水量0.40 L/kg时,5~#辊单辊轻压下的压下量15mm铸坯中心碳偏析和低倍组织最佳。

改善2Cr13马氏体不锈钢150mm×150mm连铸坯表面质量的工艺实践

2Cr13不锈钢（/％：0.16 ～0.25C,≤1.0Si,≤1.0Mn,≤0.035P,≤0.030S,12.0 ～ 14.0Cr）150 mm×150mm铸坯生产流程为铁水预处理-50 t AOD-LF-CCM,缓冷,退火,修磨.工业性试生产结果表明,通过采用粘度（0.58±0.l）Pa·s,碱度0.95±0.01,熔点波动范围5℃的结晶器保护渣,拉速从1.3 m/min降至1.1 m/min,振幅从3 mm提高到5 mm,振动频率从139次/min减到137次/min,钢水过热度从35℃降至20～30℃,铸坯收得率达94.07％,消除了铸坯纵向凹陷和裂纹,铸坯缓冷后可直接轧制,可省去铸坯退火、修磨两道工序,降低了生产成本.