304不锈钢薄壁管件纵缝焊接接头残余应力数值模拟研究

目的采用数值模拟方法代替传统测量方法,以准确模拟不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布规律及预热温度对焊接残余应力的影响规律。方法采用TIG焊接方法对304不锈钢进行圆管纵缝焊接试验,以最优焊接工艺参数为基础,基于ABAQUS有限元仿真软件,采用热力完全耦合模型,在DFLUX子程序中运用Fortran语言对模型进行汇编以完成ABAQUS的二次开发,模拟薄壁管件纵缝焊接热力耦合过程,并在模拟结果上添加预热温度为150℃的预热工艺。结果304不锈钢薄壁管件焊接过程中会产生较大的残余应力,局部区域接近管材的屈服应力。纵向残余应力趋于焊缝中心方向由压应力转化为拉应力,焊缝中心横向应力承受压应力,并且随着向焊缝两侧移动,横向残余应力值逐渐趋近于0。焊缝厚度方向上的径向应力值变化幅度较小。预热可以有效降低不同方向上的焊接残余应力,其中对纵向残余应力的改善最为明显。结论数值模拟方法能够准确计算出不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布,预热处理能够有效降低接头残余应力。

304不锈钢敏化程度的超声无损表征

将三种不同固溶状态下的304不锈钢在650℃下敏化处理2,6,16h,然后进行超声检测,以探讨无损评价304不锈钢敏化程度的可行性与表征参数。结果表明:延长敏化时间会使304不锈钢敏化程度增大;采用衰减系数、峰值频率和峰值幅度这三个指标可以无损表征304不锈钢的敏化程度,但声速对不同敏化处理条件下钢微观结构的改变不能够响应;随敏化时间的延长,钢的衰减系数会不断增大,原因归结为敏化使得钢的晶界上出现大量铬的碳化物对超声波散射作用增强所致;峰值频率随敏化时间的延长向高频方向偏移,其峰值幅度也会明显上升。

304不锈钢板坯连铸结晶器水口结构优化的数值模拟

通过数值模拟研究了304不锈钢200mm×1 550 mm板坯结晶器内用原水口时的钢液流场及钢-渣界面的特征。结果表明,原水口的结晶器流场的上回流过强,钢-渣界面的不稳定,结晶器窄边渣液层薄,易发生卷渣和钢液裸露;最优化水口结构为将原水口V型底部改成凹型、增加水口出口形状的锥度、向上倾角10°。

304不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量分布

为研究304不锈钢连铸坯中夹杂物的数量分布,用金相检验法对铸坯中的夹杂物数量进行了统计分析.结果显示,铸坯中由外向内非金属夹杂物数量增加.304不锈钢铸坯表层中绝大多数5μm以上夹杂物为球状或近似球状的硅酸盐夹杂物.但随着凝固的进行,在铸坯内部会新生大量氧化铝、镁铝尖晶石、氮化物等点状夹杂物和不规则夹杂物.铸坯心部10μm以上的大颗粒夹杂物数量较多.

304不锈钢连铸坯表面缺陷分析

对304不锈钢连铸坯进行了解剖分析。分析结果表明:在25%的铸坯深振痕或渣坑缺陷试样中观察到了微裂纹或气孔。

消除304不锈钢板坯纵向凹陷微裂纹的研究

针对太钢生产的304不锈钢板坯存在纵向凹陷微裂纹缺陷的问题,在分析其产生机理和原因的基础上,采取增加结晶器锥度,降低保护渣粘度和减弱结晶器冷却强度的工艺,取得了显著效果。

炉气中水蒸气对304不锈钢热轧板氧化层及表面质量的影响

通过理论分析、实验室验证、工业生产试验研究了炉气对304奥氏体不锈钢（/％：≤0.08C,18～20Cr,8.0 ～ 10.5Ni）连铸坯以及热轧板表面质量的影响.工业生产试验结果表明,加热炉中燃烧后炉气中水蒸气含量为19.5％时,加热后铸坯表面铁鳞厚且致密,除鳞后铁鳞残留明显,热轧后钢板色泽不均匀,局部粗糙度4.0μm;当炉气中水蒸气含量降至5.8％时,加热后铸坯表面铁鳞稀薄、疏松,除鳞后无肉眼可见铁鳞,热轧后色泽均匀,整体粗糙度3.0μm.因此为提高热轧板表面质量,应控制加热炉燃烧后炉气中的水蒸气含量.

304不锈钢连铸坯表面凹陷与控制工艺实践

结合公司的设备现状和生产实践,针对304不锈钢铸坯表面凹陷缺陷问题,进行缺陷机理研究分析,重点围绕结晶器锥度、结晶器液面、塞棒塞头材质等方面展开工艺研究改进。通过建立铸坯缺陷管控制度,对全流程铸坯缺陷进行精准控制,304不锈钢连铸坯表面质量得到稳定控制,铸坯表面修磨率大幅降低,为进一步提升铸坯表面质量积累了宝贵经验。

304不锈钢连铸坯表面裂纹原因分析及改善措施

通过对304不锈钢连铸坯表面裂纹产生的原因如钢种特性、连铸过热度、冷却强度以及拉速等进行分析,并结合现场生产的实际情况,提出了消除304不锈钢连铸坯表面裂纹缺陷的措施,取得了良好的实际应用效果。

310S耐热不锈钢连铸板坯表面纵裂分析和工艺改进

310S奥氏体耐热不锈钢(%:0.05C、24.5Cr、19.3Ni)导热性差[100℃导热系数0.029×4.18J/(cm·℃)],200 mm×(950～2 150)mm连铸板坯易产生纵裂纹(宽0.1～10 mm,深1～20 mm)。通过采用熔点1 085℃的保护渣(ST-SP/310)替代熔点1 120℃的保护渣(ST-SP/810),结晶器宽面和窄面的冷却水流量分别从4 500 L/min和460 L/min降至4 300 L/min和430 L/min,钢水过热度从30～45℃降至20～35℃,拉速从0.95m/min降至0.80～0.90 m/min,铸坯质量明显改善,消除了表面纵裂。

中低碳系列马氏体不锈钢开发与生产

针对中低碳马氏体不锈钢20Cr13、30Cr13,通过差异化成分配比,开发了6个牌号系列化产品,满足不同使用需求。采用高洁净度冶炼工艺、钢板坯纵裂优化控制措施、动态轻压法及电磁搅拌、消除碳化物偏析等冶炼技术,有效降低了钢中有害重金属残余量,使产品符合欧盟食品级检测标准,质量达到国际先进水平。

TS21不锈钢板坯纵向凹陷裂纹分析及工艺改进

采用国产不锈钢板坯连铸机生产TS21不锈钢,板坯存在纵向凹陷以及微裂纹缺陷,在分析其产生原因的基础上,提出增大保护渣的粘度、熔点和二元碱度及优化浸入式水口尺寸及水口插入深度等改进措施,通过试验并在生产中应用,效果明显。

0Cr18Ni9奥氏体不锈钢热轧带钢边部质量控制

0Cr18Ni9(30 4 )不锈钢采用连铸、连轧工艺生产热轧带钢时 ,带钢的两个边部表面易出现纵裂和裂边等缺陷 ,在分析其产生的机理的基础上 ,采取防止两种缺陷的相应措施 :一是调整浸入式水口插入深度 ,二是控制加热温度在 12 70℃以下。

连铸浇次头坯窄面纵向裂纹成因分析

连铸开浇阶段钢水液面波动大,拉速变化频繁,连铸结晶器钢、渣界面容易发生卷渣现象,严重影响连铸板坯的质量。本文针对304不锈钢板坯连铸生产过程中浇次头坯产生的窄面纵向裂纹的原因进行了探索,并采用扫描电子显微镜及能谱仪对缺陷处的形貌及成分进行了分析。结果表明,304不锈钢浇次头坯窄面纵裂缺陷处存在大量夹杂物,以Si、Ca、Na、F等结晶器保护渣成分为主,是由浇注过程中保护渣卷入造成的。通过实施改进工艺措施,降低了浇次头坯出现窄面纵裂缺陷的发生率。

304不锈钢连铸过程中结晶器渣圈形成机制

在连铸过程中,结晶器易结渣圈是造成铸坯产生缺陷的主要原因之一。对304不锈钢板坯连铸过程中结晶器保护渣原渣、距开浇60 min时的液渣和渣圈的化学组成、理化性能、结晶矿相以及渣圈形貌结构进行对比分析。结果表明,连铸过程中TiO_2和Cr_2O_3从钢液进入液渣生成高熔点氧化物,使液渣和渣圈的完全熔化温度和黏度显著增大,碱度、转折温度降低。液渣与渣圈的物相以枪晶石和钙铝黄长石为主。高熔点相钙铝黄长石的大量析出以及TiO_2和Cr_2O_3进入液渣使液渣黏度增大是渣圈形成并长大的重要原因。

2Cr13马氏体不锈钢铸坯表面纵裂控制

根据马氏体不锈钢在连铸浇注过程中的凝固收缩特性,分析连铸浇注过程中易引发表面纵裂的原因,提出应对措施,从而有效地避免板坯表面纵裂的产生。

节镍奥氏体不锈钢表面质量改善研究

利用Thermo-Calc热力学软件对节镍奥氏体不锈钢凝固模式和相组织转变温度等进行了模拟计算分析,借助Gleeble-3800热模拟机测试了铸坯高温塑性,利用EPMA探针分析了钢卷表面裂纹脱皮缺陷的微观形貌和微区成分。试验结果表明:节镍奥氏体不锈钢存在类似于低碳钢的包晶反应,会导致铸坯纵裂纹及塑性降低。基于Thermo-Calc模拟计算,对节镍奥氏体不锈钢的化学成分进行了优化,成分优化后,铸坯纵裂纹发生率由8.92%降到2.64%,钢卷裂纹脱皮发生率由12.45%降到3.77%。