220 mm×1600 mm板坯连铸浸入式水口倾角优化的数值模拟和应用

使用数值模拟方法研究了拉速0.9m/min时,水口倾角-7°^-11°对220 mm×1600 mm板坯结晶器内坯壳厚度、坯壳温度和自由液面流动的影响。模拟和应用结果得出,以拉速0.8 m/min,水口倾角-15°工艺下钢液流动为标准,通过对比计算结果与标准工艺曲线,确定在0.9 m/min拉速时,水口倾角为-11°为最佳工艺方案。生产应用结果表明,采用优化工艺后结晶器窄面报警频率由原15次/月降至0次/月,铸坯表面质量也有一定改善。

Q345钢250mm×2000mm板坯连铸凝固规律及工艺优化

针对Q345钢(/%:0.14～0.18C、0.20～0.50Si、1.30～1.50Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.015～0.060Al)250 mm×2 000 mm板坯中心偏析质量问题,建立凝固传热数学模型,并经射钉试验验证及修正,研究二冷强度(弱冷、中冷、强冷)、连铸速度(0.80～1.10 m/s)对铸坯温度场和坯壳厚度的影响,同时优化轻压下工艺和相应的连铸参数。结果表明,在典型拉速0.95 m/min及弱冷制度下,板坯凝固末端23.43 m,两相区长度7.22 m;减弱冷却强度,凝固末端后移0.56～0.67 m,两相区长度变长0.25～0.29 m;拉速增大0.15 m/min,凝固末端后移3.45～3.90 m,两相区长度变长0.94～1.22 m;优化采用弱冷冷却制度,拉速为0.95 m/min,轻压下位置对应固相率fs=0.4～0.9,总压下量达6 mm时,Q345钢板坯中心偏析Ⅰ级内平均合格率由83.1%提高到98.0%。

100t复吹转炉-RH-70mm板坯连铸流程0.88%Si无取向硅钢的夹杂物行为

0.88%Si无取向硅钢的生产工艺为100 t BOF出钢时加300kg石灰,终点[C]0.035%~0.05%,出钢温度1 640~1 650℃,RH吹氧脱碳,加99.0%Al-Fe合金6.69 kg/t,加70%Si-Fe合金15.70 kg/t,70 mm板坯连铸过程全程保护浇铸,使用镁质碱性中间包覆盖剂。分析结果表明,RH终点[O]28×10^(-6),铸坯[O]22×10^(-6),RH-前[N]为16×10^(-6),RH过程增氮4×10^(-6),RH结束到铸坯增氮6×10^(-6);RH脱碳终点时钢中夹杂物以球形MnO·Al_2O_3为主;RH出站时以不规则形状的Al_2O_3为主,并伴有少量单独存在的CaS夹杂;中间包钢液内的夹杂物主要以不规则形状的Al_2O_3为主;铸坯中多为不规则形状的Al_2O_3以及少量A1N,还有少量由结晶器卷渣引起的含Na成分的复合夹杂物。

100t BOF-CAS-RH-230mm板坯连铸流程2.66%Si无取向电工钢50W350夹杂物分析

试验50W350无取向电工钢(/%:0.002C,2.66Si,0.25Mn,0.012P,0.002S,0.760Als,0.762Alt)的生产工艺为铁水预处理,100 tBOF出钢加300 kg石灰,终点[C]≤0.05%,出钢温度1 640~1 650℃,CAS处理5 min,RH吹氧脱碳,加99.0%Al-Fe合金6.69 kg/t,70%Si-Fe合金15.7 kg/t,230 mm板坯连铸过程全程保护浇铸,采用无碳专用碱性覆盖剂。分析结果表明,钢中夹杂物的数量从CAS处理结束后的306.26个/mm^2降至连铸坯中145.12个/mm^2,夹杂物尺寸在≤3μm占总量的90%以上;冶炼过程中夹杂物主要为高铝质夹杂,部分Al_2O_3单独存在于氩处理结束和钢包的钢中,中间包和铸坯中的Al_2O_3与其他夹杂物结合,以复合夹杂物的形式存在于钢中,此外钢包和铸坯中还发现了AlN夹杂;铸坯中大型夹杂物总量为6.20 mg/10 kg,140~300μm夹杂约占大型夹杂总量的60%,同时存在少量含Na、K的大型非金属夹杂物。

230mm×1500mm板坯连铸凝固过程传热与机械变形的有限元分析

根据Q235B低碳钢230 mm×1500 mm板坯凝固和高温力学特性,建立铸坯凝固过程温度场和应力场热-力耦合有限元分析模型,采用有限元分析软件MSC.Marc进行耦合计算。结果表明,在当前工况下,铸坯冶金长度约33 m,两相区长度16 m;坯壳由压缩向拉伸过渡,在坯壳内侧前沿为完全拉伸状态,铸坯存在展宽现象;计算值和实测值均表明,Q235B钢在模拟工况下,实际铸坯尺寸比公称尺寸大10 mm左右。

230mm板坯连铸结晶器浸入式水口结构的优化

采用几何相似比1:2水模型研究了230 mm×1 250 mm板坯结晶器原浸入式水口(下孔直径78 mm,侧孔长轴80 mm,短轴66 mm)和缩小孔面积的优化水口(下孔直径65 mm,侧孔长轴75 mm,短轴60 mm)结晶器液面波动、冲击深度,流场分布和保护渣覆盖情况。结果表明,同种工况下,优化水口下液面波动更活跃,液渣层相对均匀,即减小水口侧孔面积,能提高流股出口速度,有利于保护渣熔化;钢厂生产DP600钢230 mm×1 250 mm铸坯测定结晶器内液渣层的厚度表明,当水口浸入深度130 mm,通钢量2.8 t/min时,使用原有水口时液面不太活跃,液渣层厚度差为12~13 mm,使用优化水口时,液面较活跃,液渣层厚度差为3~5 mm。

八钢1750热轧粗轧过程250mm板坯扣头问题的解决

八钢热轧采用250mm板坯后,粗轧扣头现象增加。分析认为粗轧扣头的主要原因是加热温度不均匀、除鳞水异常、翘扣头系数不合适、板坯打滑等。采取一系列改进措施后,扣头现象不再发生,提升了热轧粗轧区域作业率。

轻压下参数对75Cr1高碳钢230mm连铸板坯冶金质量的影响

基于有限元法,利用ANSYS软件模拟计算了高碳钢（0.73%～0.77%C）连铸板坯轻压下过程中热-机械塑性应变分布,分析了给定扇形段的压下量2 mm＋2 mm,3 mm＋3 mm和2 mm＋2 mm＋2 mm对压下区间和位置的塑性应变的影响,并通过现场试验对模拟结果进行了验证。结果表明,塑性应变模型模拟值与实测值吻合;热变形过程中,铸坯心部的等效应变最大,表面节点次之,1/4位置等效应变最小;热-机械塑性应变随着压下量和压下速率的增加而增加,3 mm＋3 mm压下模式具有较好的压下效果。生产试验结果表明,采用2个扇形段（6^#和7^#或7^#和8^#）进行2.2 mm＋2.3 mm轻压下铸坯较优化前3个扇形段（6^#,7^#和8^#）1.5 mm＋1.5 mm＋1.5 mm轻压下铸坯中心偏析2.0级和中心疏松2.0级提高中心偏析0.5级和中心疏松0.5级,显著改善了连铸板坯的低倍质量。

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。

30CrMo钢60mm连铸板坯双道次压缩的奥氏体静态再结晶

在Thermecmastor-Z热模拟机上利用双道次压缩方法实验研究30CrMo钢60 mm连铸板坯高温变形道次间隔时间内的静态再结晶行为,分析温度(1000~1150℃),变形量(0.1~0.22),变形速率(0.1~10 s^(-1))以及道次间隔时间(1~80 s)对其静态再结晶的影响。结果表明,温度、变形量、变形速率及道次间隔时间的增加都会促进30CrMo钢的静态再结晶;30CrMo钢的静态再结晶激活能为184.45 kJ/mol;根据实验数据建立了静态再结晶动力学模型,模型预测结果与实验结果吻合较好。

高牌号无取向硅钢70mm连铸板坯-Φ13mm锻材的高温力学性能

通过Gleeble-1500应力-应变热模拟试验机测试了由70 mm连铸坯锻成的Φ13 mm棒材的高牌号无取向硅钢(/%:0.002 7C,3.06Si,0.32Mn,0.013P,0.004S,0.50Al,0.002 7Ti,0.004 2 N)的高温(600~1 250℃)力学性能。结果表明,在应变速率为1×10^(-3)s^(-1)时,高牌号无取向硅钢中仅存在第Ⅰ脆性温度区(1 250℃至熔点),第Ⅱ脆性温度区和第Ⅲ脆性温度区均未出现,主要原因是超低碳(≤50×10^(-6))、高硅(3%Si)致使硅钢凝固冷却过程中不经历α-γ-α相变,避免了固溶的硫、氧等元素以(Fe,Mn)O、(Fe,Mn)S、Al_2O_3等形式在奥氏体晶界沉淀和长大导致晶界强度降低,产生裂纹。

减少A36含硼钢板坯角部横裂纹的工艺实践

A36含硼钢(/%:0.16～0.20C、0.10～0.25Si、0.20～0.40Mn、≤0.030P、≤0.015S、0.010～0.030A1、0.015～0.025Ti、0.001 0～0.001 8B)1 550 mm×230 mm板坯的生产流程为铁水预处理-210 t BOF-钢包吹氩-LF-连铸工艺。通过控制[C]≥0.16%,结晶器保护渣碱度由1.23提高到1.27,粘度由0.165 Pa·s降至0.123 Pa·s,在拉速1.0 m/min时负滑动时间由0.22 s降至0.15 s,降低结晶器和矫直段铸坯边部的冷却水量,控制铸机对弧精度和辊缝精度,铸坯表面未发现明显的横裂纹,铸坯的修磨量由0.18%降至0.03%。

气体流量及水口底部形状对板坯结晶器内流场影响的水模型试验

采用1:1水模型研究了气体流量(0~10 L/min)和水口底部形状(凹底和尖底)对结晶器内流场的影响。在结晶器断面为230mm×1 200 mm,浇铸速度为1.6 m/min的模拟工况条件下,凹底水口其流体形态优于尖底水口;在结晶器液面波动稳定性方面凹底水口亦优于尖底水口;气体流量在0~8 L/min,使用尖底水口的流体其表面流速明显高于使用凹底水口的流体;对凹底水口而言,气体流量超过8 L/min,其流体表面流速低于0.2 m/s;120炉IF钢生产结果表明,使用优化的凹底水口和吹氩流量7 L/min,浇铸过程结晶器液面波动在±3 mm以内,铸坯夹杂物比优化前降低24%。

板坯结晶器喂稀土对30CrMnMo钢夹杂物和低温韧性的影响

在300 mm×1950 mm板坯结晶器宽面中心两侧500 mm处向30CrMnMo钢(/%:0.31C,0.48Si,1.44Mn,0.011P,0.001S,1.20Cr,0.71Mo,0.040Als)喂入0.017%RE。分析结果表明,稀土收得率95%以上,在钢中分布均匀,改变了钢中夹杂物形态,大多数夹杂呈球状,与不加RE 30CrMnMo调质钢相比,含0.017%RE30CrMnMo钢60 mm板调质后-40℃冲击功(K_(V2))由50.9~56.6 J提高至77.6~81.6 J。

板坯连铸双流73t中间包控流装置优化的水模型研究

根据相似原理采用1:3水模型研究了238 mm×1 500 mm板坯双流连铸73 t中间包不同控流装置对流场的影响,以便得出最佳控流组合及优化的挡墙位置和高度。结果表明,采用双层湍流抑制器和下挡墙配合使用是双流中间包控流的较优组合,当下挡墙位置在模型中距长水口685 mm,高度为152 mm时,平均停留时间相对原型中间包延长了53.5 s,死区比例由27.9%减小到13.1%,较好地改善了中间包内流体的流动形态,有利于均匀钢液温度和夹杂物上浮去除。

梁板钢板坯角部横裂纹控制技术的研究

针对攀钢V和V-Nb微合金化低碳梁板钢200 mm连铸坯出现角部横裂纹缺陷,通过综合优化连铸工艺参数-将结晶器铸坯窄宽面热流比由原先的0.90～1.10降至0.75～0.85,保护渣的粘度由0.20 Pa·s降至0.16 Pa·s,稳定连铸拉速和连铸机工况条件,使铸坯角部横裂纹缺陷得到了明显改善,并消除了由此引起的热轧饭卷表面线纹和起皮缺陷,因梁板钢热轧板卷表面缺陷引起的降级改判率由30%降至0。

通道式钢液过滤器对两流板坯连铸中间包流场的影响

以相似原理为基础,通过建立几何相似比0.28:1的水模型对两流230 mm×1 300 mm板坯连铸63.27 t中间包流场进行模拟实验,研究通道式过滤器对中间包钢液流动状态的影响。结果表明,单纯的湍流控制器+挡墙、挡坝,中间包活塞区体积偏小,死区体积偏大;用钢液过滤器代替挡坝后优化效果明显,且安装简单,成本低,优化后的中间包钢液平均停留时间由348.22 s延长至400.15 s,峰值时间由原来的172.4 s延长至196.0 s,死区体积由22.49%减小至9.69%。

板坯连铸38t扩容中间包控流装置优化的数值模拟和应用

通过数值模拟,对钢厂250 mm×2 000 mm板坯连铸原29 t扩容至38 t中间包进行控流装置优化。研究了挡墙、挡坝的个数和位置对中间包内钢液流场及停留时间分布(RTD)曲线的影响,综合考虑了中间包冶金效果及生产成本,为现场提出了稳流器+挡墙+挡坝控流装置的最优设计方案,该方案使中间包活塞区比例达到77.1%,死区比例降至4.2%。现场采用该结构后非稳态浇铸期间生产的管线钢非金属夹杂物合格率由88%提高到95%,明显提高了中间包的冶金功能。

0.12%~0.16%C铬钼钢连铸板坯表面纵裂的控制

12Cr2Mo,14CrMo和15CrMo钢的生产流程为铁水-110 t BOF—LF—VD-300 mm×（1700~2400）mm板坯CC工艺。分析了钢中碳含量,Mn/S,结晶器倒锥度,结晶器冷却工艺和保护渣,浸入式水口插入深度等因素对连铸板坯表面纵裂的影响。通过将优化前3种钢的结晶器倒锥度1.10优化成12Cr2Mo钢1.20,14CrMo钢1.15,15CrMo钢1.10,浸入式水口的插入深度由原先的170~180 mm调整到140~150 mm,使用粘度较低的保护渣（碱度1.25,1300℃粘度0.129 Pa·s）,以增加渣液的流动性,连铸板坯表面纵裂缺陷得到了有效的控制,纵裂率由原先的8.9%降低到优化后的3.2%。

基于有限元法优化低碳钢板坯连铸机结晶器锥度的设计

钢厂1#连铸机以0.95 m/min拉速生产SS400,D36和X70钢150～ 180 mm连铸板坯时,易产生角部纵裂纹,发生率最高可达5％.利用商业有限元软件ANSYS,建立了板坯连铸结晶器二维切片式凝固传热数学模型,并采用传热和应力/应变直接耦合的方法对连铸过程结晶器内凝固传热进行计算,分析了各钢种在0.95 ～ 1.05m/min拉速下铸坯温度分布以及温度分布不均引起的热应力.工业试验结果表明,根据优化计算结果,将板坯结晶器窄面的锥度系数由原来的1.00％改进为1.10％后,有效地消除了1#连铸机板坯的角部纵裂纹.