薄带连铸结晶辊表面处理形貌研究进展

介绍了薄带连铸结晶辊表面处理形貌的作用及研究进展.结晶辊表面形貌主要通过控制辊面的传热和凝固壳的形核长大两个方面来影响薄带连铸的凝固过程.根据形貌特征,结晶辊表面处理形貌主要可以归为规则沟槽纹理形貌、不规则的表面毛化形貌和复合处理形貌等三类.对三类不同形貌的特点及在薄带连铸工艺中对传热、凝固形核和表面质量的影响进行了分析总结.纹理形貌可以改善薄带连铸的凝固和传热特性,表面毛化形貌能减少裂纹、鳄鱼皮等缺陷的形成,复合处理的表面形貌能够进一步提高铸带的表面质量.     

12Mn2VB非调质钢材表面质量的改善

本钢特钢采用EBTEAF LF冶炼 复合保护渣 (% :16～20C ,≥10Al₂O₃,35～40SiO₂ ,10～16CaO)浇注650 kg钢锭生产0.10 %～0.15 %C的 12Mn2VB非调质钢80～95mm方轧材时出现1mm深裂纹 ,钢材表面C含量局部高达0.62 %。在采用EBTEAF LF冶炼 降低渣中C含量的复合保护渣 (% :≤ 12C ,≥ 10Al₂O₃,35～40SiO₂ ,10～16CaO)浇注3.16t钢锭后 ,轧材表面增碳明显减小 ,有效控制表面裂纹的产生 ,成材率由 74 %提高到 82 %。     

双辊铸轧704不锈钢薄带的冷轧实验

对双辊铸轧704不锈钢薄带进行了冷轧处理,分析了冷轧前后薄带的表面质量及显微组织.结果表明:在冷轧过程中,因动态再结晶和动态回复,使薄带的晶粒进一步得到细化.变形量过大时,冷轧薄带内部出现微观晶界裂纹,并随着变形量的增加最终发展成宏观裂纹.笔者还应用金属学、结晶热力学对晶界裂纹的产生机理进行了分析,认为当冷轧变形量达到一定程度后必须对薄带进行固溶处理,以避免裂纹出现.另外,结合冷轧过程中薄带板形的变化,对704不锈钢铸轧薄带给出了合理的冷轧变形量.     

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,22.72SiO₂,5.69MgO,8.29Al₂O₃,11.87(Na₂O+K₂O),5.49CaF₂,5.10BaO]生产的300mm×360 mm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Al₂O₃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[/%:22.06CaO,23.63SiO₂,4.76MgO,8.29Al₂O₃,11.90(Na₂O+K₂O),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6~7.5 mm提高到7~10 mm,完全消除了连铸坯的网状裂纹。     

304不锈钢热轧板的热物理和高温力学性能

采用Gleeble-1500D热模拟机、DILA02C热膨胀仪和STA449F3综合热分析仪,测试分析了304不锈钢(/%:0.040C,0.45Si,1.18Mn,0.030P,0.003S,17.24Cr,8.11Ni)40 mm×1 500 mm热轧板的线膨胀系数、差热(DSC)及定压热容(Cp)曲线和高温力学性能。结果表明,304不锈钢的第I脆性区为1 300℃到熔点,第Ⅲ脆性区为950~1 050℃,在1 050~1 250℃C,断面收缩率≥60%,塑性较好。钢的膨胀及收缩系数分别为20.97×10^-6~21.56×10^-6与21.25×10^-6~21.84×10^-6,属裂纹敏感性钢种。1 000~1 400℃升温过程中,Cp曲线波动大,存在晶型转变,易产生缺陷。304钢在1 450~1 200℃降温过程中,DSC曲线不平滑,有相变发生,易产生裂纹。     

高牌号无取向硅钢70 mm连铸板坯Φ13 mm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^-3s^-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、AI₂O₃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。     

双辊薄带连铸304不锈钢中非金属夹杂物研究

采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对双辊薄带连铸304不锈钢中的大型夹杂物和微细夹杂物进行了研究。结果表明,薄带中的夹杂物一般呈球形,主要为CaO-MnO-Al₂O₃-SiO₂组成的复杂氧化物和硫化锰;薄带中除了有少量的50μm大型氧化物夹杂外,其余均为≤10μm细小的氧化物和硫化物夹杂;与传统连铸相比,双辊薄带连铸304不锈钢薄带中的细小氧化物夹杂尺寸明显减小,数量相对增多;在钢液凝固过程中形成最后聚集在晶界夹杂的直径大多小于0.7μm。     

弹簧钢60Si2Mn大方坯凝固组织的数值模拟

运用ProCAST软件的CAFE模块对60Si2Mn弹簧钢325 mm×280 mm连铸坯的凝固组织进行模拟,研究了钢水过热度和二冷强度对铸坯凝固组织的影响。结果表明,浇钢过热度从10℃增大到30℃后,铸坯晶粒密度从1.055×10⁶m-2减小到1.520×10⁵m^-2,柱状晶显著发达;浇钢过热度同为20℃时,二冷区采用强冷后,晶粒密度从1.009×10⁶m^-2增加到1.083×10⁶m^-2,等轴晶率增大5%。     

多种铝生产方式的碳核算与减碳潜力分析

依据不同氧化铝生产工艺和电力结构,构建了6种铝的生产方式,并基于生命周期理念,对这6种方式的CO₂排放量进行核算并分析产生差异的原因;同时,设置了不同的低碳路径,挖掘铝工业的减碳潜力.结果表明：生产1 t铝的CO₂排放量,拜耳-水电法最小,为1.86×10³ kg,烧结-火电法最大,为1.20×10⁴ kg;在同种电力结构下,化石燃料、电力和阳极等原料的输入量是影响氧化铝和电解铝生产工序中CO₂排放量的主要因素;在氧化铝生产工艺一致的情况下,用水电替代火电可使铝生产过程中的CO₂排放量降低34%～43%.由减碳路径分析结果可知,绿色电力-清洁工艺(EGP-CP)路径下CO₂减排效果最好,每生产1 t铝的CO₂排放量可降低至7.75×10³ kg,比基准路径(BAU)减少15.68%.     

预应变量对超低碳烘烤硬化(ULC-BH)钢硬化性能的影响

测定了ULC-BH钢1 mm退火冷轧钢板(/%:0.002C,0.008Si,0.60Mn,0.043P,0.009S,0.031Al,0.071Ti)经2%~10%预应变,170℃20 min烘烤后的烘烤硬化(BH)值,通过内耗实验获得不同应变时效下的内耗谱线,利用X射线衍射技术测定位错密度,研究了Cottrell气团对ULC-BH钢烘烤硬化性能的影响。结果表明,随预应变量增加,ULC-BH钢的BH值增大;随预应变量增加,Snoek峰逐渐降低,而SKK峰逐渐升高;经2%、6%和10%预应变,位错密度增大,分别为3.9×10¹⁰/cm~2,8.4×10¹⁰/cm²和6.8×10¹¹/cm²,相应的Cottrell气团密度逐渐减小。     

防止S31803双相钢5 mm热连轧卷板边裂的工艺实践

S31803双相不锈钢(%:0.019C、22.50Cr、5.40Ni、3.15Mo、0.18N)200 mm连铸坯热轧成5 mm卷板易产生边裂。通过控制钢中S含量≤0.005%,加RE-Si-Fe合金变质硫化物,将钢中氧含量由53×100^-6降至26×10^-6,提高铸坯等轴晶比例,控制铸坯加热温度1150～1250℃,有效地防止5 mm热连轧卷板边裂的产生。     

Q235B和Q345B钢CSP铸坯纵裂纹的控制实践

酒钢Q235B(0.18%C)和Q345B(0.17%C)钢CSP工艺生产的68 mm×1 600 mm铸坯的纵裂纹主要出现在炉次间的第一块铸坯,裂纹宽0.01～0.30 mm、深0.10 mm、长度≥50 mm。纵裂纹影响因素的分析结果表明,当[S]≥0.008%、钢水过热度≥40°、结晶器锥度≤4 mm时,保护渣碱度和粘度较低,以及结晶器钢板厚度≤12mm时,铸坯裂纹指数明显增加。通过控制[S]≤0.008%,钢液过热度30±5℃,结晶器液面波动±3 mm,Q235B钢裂纹发生率由2%降至0.36%,Q345B钢由5%降至0.98%。     

260 mm×300 mm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190~200m³/h,控制拉速0.55~0.75 m/min, 使20CrMnTiH 、40Cr、GCr15等钢种260 mm×300 mm连俦坯的内裂废品率由0.30%降低到0.01%,基本消除了铸坯内裂纹。     

150 t BOF-LF-RH-CC-CR工艺试制石油钻杆连接套用钢SAE4137M

本钢采用铁水预处理-150t复吹转炉-LF-RH-350 mm × 470 mm连铸、M-EMS-连轧工艺生产φ130～170 mm石油钻杆连接套用钢SAE4137M(/%:0.35～0.38C、0.15～0.35Si、0.85～1.00Mn、≤0.015P、≤0.008S、0.90～1.20Cr、0.28～0.33Mo、≤0.005Ca、≤0.0090N)。通过转炉出钢过程加复合脱氧剂,LF扩散脱氧全程吹氩搅拌,RH"软吹氩",严格控制喂钙线量,控制连铸钢水过热度20～30℃,使钢材中氧含量为(13～15)×10^-6,氢含量(0.4～0.5)×10^-6,氮含量为(35～44)×10^-6,残余钙含量(12～18)×10^-6,并保证钢中Al/N≥2,满足石油用钢的要求。     

280 mm×380 mm方坯连铸结晶器钢水流场的数值模拟

借助商业软件CFX4.4,对拉速0.8 m/min、两孔浸人式水口结构内腔中的钢水流动和(mm)280×380 ×800结晶器内70L(0.70%C)钢水流场进行了数值模拟。结果表明,侧孔倾角度10°、20°时,结晶器液面附近有二次漩涡出现,易造成卷渣;倾角30°时,液面相对平静;水口插入深度175~225 mm时,水口射流对结晶器钢水液面没有明显的冲击。     

自耗式振动钢带传热熔化过程的数值模拟

  为了提高铸坯凝固组织的均匀性,减轻宏观偏析,提出了自耗式振动激发金属液形核技术。当振动钢带喂入钢液时,保护渣有可能随之卷入,为此开展了传热数值模拟研究。通过试验可知,对于50mm×5mm的钢带,运动状态下过热度为10℃时,喂入速度小于0.36m/min时下缘中心点的温度能够稳定在钢带的液相线温度以上;当喂入速度小于0.102m/min时,位于钢渣界面2mm以上的钢带窄边表面中心点的温度通过轴向传热能够达到或超过保护渣的熔化温度,此时钢带附近的保护渣有可能呈熔融状态,因此不会被带入钢液内。     

酒钢120 t转炉-LF-CC工艺生产L360管线钢的实践

通过铁水脱硫-120t转炉冶炼-LF精炼(吹氩、喂线)-160(220)mm板坯连铸-2架炉卷轧机,轧制生产 了1.6~12.7mm管线钢L360带材(%:0.08～0. 12C 、0.10～0.25Si 、1. 10~1.30Mn 、≤0.015P 、≤0.008S 、0.03~ 0.05Nb)。采用高拉碳补吹法控制转炉终点[C]0.04%;LF精炼时用AlMnFe、MnFe和NbFe合金化,并喂Al线和 SiCaBa线;连铸采用全程氩封注流保护浇铸等工艺措施。生产统计结果表明,L360管线钢[0]为(10~15)×10^-6, [N](14~35)×10^-6,[H](1.2~1.6)×10^-6, Σ [N+H+0]≤51.6×10^-6;该钢的屈服强度为425～460 MPa,抗拉 强度505～525 MPa,屈强比0.81～0.88,均达到标准要求。     

提高亚包晶钢板坯拉速对结晶器传热的影响

通过对提高亚包晶钢AQ钢种230 mm×1200 mm板坯拉速试验过程中结晶器冷却水参数、铜板测温等数据进行适时记录,并与数学模型及ANSYS商业软件相结合,研究了提高拉速对结晶器平均热流、局部热流、铜板温度场以及坯壳厚度的影响。结果表明,拉速由1.3m/min提高到1.5m/min时,平均热流增加0.1 MW/m²左右,宽边弯月面区域局部热流增加0.13 MW/m²,但均在合理范围内,这与采用高碱度高结晶温度的试验保护渣有关;结晶器窄/宽面平均热流比超过0.9,应适当减少结晶器锥度;宽面坯壳厚度平均减薄4 mm左右,应严格控制结晶器传热强度,以保证连铸工艺稳定和铸坯质量。     

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。     

Φ500 mm大圆坯连铸机的生产实践

20钢(0.19%～0.23%C)Φ500 mm铸坯的生产流程为70 t转炉-LF-VD-Φ500 mm大圆坯连铸机从机械设备和二冷参数等方面进行研究和优化第1次生产试验连续浇铸8炉20钢,采用的优化工艺包括使用专用结晶器保护渣,控制过热度25～35℃,拉速0.30 m/min,比水量0.14 L/kg,结晶器电磁搅拌400 A/1.5 Hz等。检验结果表明,铸坯表面无可见冷疤、鼓肚等缺陷,中心缩孔0.5级,中心疏松1级,碳偏析≤1.12,钢中氧含量≤15×10^-6,氮含量≤65×10^-6,达到设计要求。