超低碳钢连铸坯钩状坯壳的演变与夹杂物的捕集

超低碳钢常用于生产汽车面板等表面质量要求较高的产品.连铸坯皮下的钩状坯壳很容易捕集夹杂物导致冷轧钢板表面出现翘皮、亮/暗线等缺陷,对产品质量具有严重危害.采用数值模拟分析了钩状坯壳的形成和演变过程.将计算的初生坯壳形状制作成物理模型,模拟了夹杂物在凝固前沿被捕集的过程,并对凝固钩区域不同位置的夹杂物的受力特征进行了分析.结果表明,凝固钩在弯月面中形成以后,不会直接湮没进坯壳内,而是要经历熔化、变粗、生长、湮没等逐步演变的过程.数值模型预测拉速1.3 m·min-1条件下最终存留在坯壳中的凝固钩深度约为2.5 mm,这与实际观察到的钩状坯壳的尺寸基本一致.模拟得到的钩状坯壳形貌与铸坯表层和漏钢坯壳的金相特征较为接近.夹杂物最容易在凝固钩下表面被捕集,不容易在凝固钩上表面被捕集,特别是对尺寸相对较大的夹杂物.但是溢流发生时,靠近弯月面处的夹杂物可能随着钢流进入到初生凝固钩上部而被快速冷却的钢液包裹.两道凝固钩之间的坯壳由于其凝固前沿处于垂直分布,小于100 μm夹杂物可能被捕集而大尺寸夹杂物不易被捕集.      

汽车面板钢铸坯表层洁净度控制

采用扫描电镜检测、物理模拟研究以及数值模拟分析等手段,研究了汽车面板钢(IF钢)连铸坯凝固钩(hook)对表层洁净度的影响机理。结果表明,在IF钢连铸坯皮下1~3mm内夹杂物数量明显高于其它区域。凝固钩捕集夹杂物的主要形式有3种,包括弯月面附近捕集、液面以下捕集以及部分捕集的夹杂物逃逸。随着拉速和过热度的提高,凝固钩长度变短,夹杂物被凝固钩捕捉的几率下降。     

DP590钢夹杂物在精炼及浇铸过程中的演变行为

围绕某钢铁企业生产的DP590钢中非金属夹杂物在精炼及浇铸过程中的演变行为,采用氧氮分析、显微夹杂统计及SEM-EDS能谱分析等手段进行了系统深入的研究。利用Fact-Sage软件计算并绘制了1 600℃时CaS-CaO-Al_2O_3三元相图,分析了精炼和连铸过程中夹杂物在CaS-CaO-Al_2O_3三元相图中的演变行为。研究发现,在该厂现行工艺条件下,LF喂钙处理可降低钢中的全氧含量和非金属显微夹杂含量。转炉炉后出钢至精炼出站全氧含量降低了27×10~(-6),非金属显微夹杂物含量减少了54.5%。稳态连铸坯中的氧、氮含量和显微夹杂含量较低。LF精炼喂钙线之前显微夹杂的主要成分为Al_2O_3。在LF精炼钙处理后,中间包及连铸坯中发现了大量的球形Ca O-Al_2O_3类夹杂,这表明钙处理效果良好,实现了将Al_2O_3夹杂物变性的目的。热力学计算结果表明钙处理过程中夹杂物的演变行为为Al_2O_3→Al_2O_3+CaO·6Al_2O_3+CaS→Al_2O_3+CaO·2Al_2O_3+Ca S(Ca S较多,Ca O较少)→Al_2O_3+CaO·2Al_2O_3+CaS(CaS较少,CaO较多)。     

铸造过程中DP590钢大型夹杂物研究

采用大样电解的方法,分析了DP590钢中大型夹杂物的类型、形貌、来源、组成及数量。结果表明,连铸坯中的大型夹杂物主要有简单的CaO-Al_2O_3型夹杂和含Na、Mn、Mg、Ti、As及S的CaO-Al_2O_3复合夹杂物,其主要来自于Ca处理后的脱氧产物及脱氧产物上浮到结晶器液面的卷渣。大型夹杂物的形状均呈不规则形状,以角状和颗粒状为主,少部分呈球状,粒径均在50~700μm之间。稳态坯中大型夹杂物含量为30 mg/10 kg,处于正常水平。头坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高36.7%。混浇坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高13.3%。尾坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高16.7%。头坯中粒径大于300μm夹杂物占头坯中所有大型夹杂物的50%。稳态坯、混浇坯和尾坯中各粒度大型夹杂物所占铸坯类型的比重相差不大。     

IF钢连铸坯凝固钩数学模拟与试验

 根据IF钢连铸坯凝固钩的形成机理，通过建立二维纵向切片传热模型，模拟了凝固钩的演变行为；结合金相试验结果分析了连铸工艺参数对凝固钩深度的影响。结果表明，在初始凝固过程中，凝固钩中经历了形成、熔化及生长等阶段，在数学模拟条件下，当结晶器内由浸入式水口流出的钢液温度为1 555 ℃、拉速为1.3 m/min时，在距离弯月面55.12 mm处，即凝固钩生长达到稳定状态，其深度为2.368 mm。当拉坯速度、结晶器内钢水温度、振动频率增加时，凝固钩深度均减小。凝固钩数学模拟结果符合实际生产。     

双乙烯酮的阻聚研究

以醇类、对苯二酚、硫酸铜等为阻聚剂,考察其对双乙烯酮的阻聚作用,并研究了不同醇(甲醇、乙醇、乙二醇、正丁醇、异丙醇等)的阻聚效果。结果表明:醇类对双乙烯酮的阻聚作用较为明显,最优选择为乙二醇;以乙二醇作为阻聚剂加入双乙烯酮中进行蒸馏,可以提高双乙烯酮的收率;乙二醇本身不具有阻聚作用,其与原料中的乙酸酐发生酯化反应,生成的乙二醇二乙酸酯对双乙烯酮具有明显的阻聚效果。