连铸坯裂纹主要影响因素及对策研究

文章从钢的凝固行为、高温力学性能、作用在连铸坯上的各种应力、应变、化学成分以及微合金元素析出行为等角度出发,总结分析了各主要因素对连铸坯产生裂纹的影响,对铸坯裂纹的形成条件、机理进行了综述和总结,探讨性地提出了防止连铸坯产生裂纹的对策方向.     

天钢连铸板坯中心裂纹的成因分析

针对天钢炼钢厂在连铸生产中出现的中心裂纹,结合VAI动态辊缝模拟软件、铸坯凝固过程应变理论及天钢炼钢厂的生产实践,分析了产生铸坯中心裂纹的影响因素.在设备方面,辊缝超差,特别是凝固末端辊缝超差是造成中心线裂纹的主要原因.在工艺方面,铸坯在冷却过程中,由钢水成分、浇注温度以及拉速变化引起的相变降低了钢的高温塑性.在外力作用下,坯壳承受的应力之和超过了钢的允许强度和应力时,铸坯就会产生裂纹.     

齿轮钢连铸坯高温特性实验研究及应用

针对齿轮钢代表性钢种20CrMnTiH连铸坯进行高温力学性能和高温热膨胀性能实验研究,充分认识连铸坯的两种高温特性在凝固和冷却过程对形状和尺寸影响,分析连铸坯产生应力、变形和热裂纹的原因,为连铸设备和工艺设计提供科学依据,保证齿轮钢产品质量。     

加硼钢连铸坯中间裂纹缺陷的改善

通过对添加硼前后A36钢连铸坯中间裂纹分布特征及其高温力学性能的调查研究,分析了其中间裂纹的形成原因.结果表明,硼的加入降低了钢的零塑性温度是铸坯产生中间裂纹的内因,而铸坯在连铸过程中受弯曲应变、矫直应变以及辊缝不对中引起的过大应变是裂纹产生和扩展的外因.据此提出了相应的改进措施,有效地减轻了A36-B钢连铸坯中间裂纹.     

连铸凝固过程中变形引起的高温塑性损失机理

铸坯表面裂纹可以导致铸坯报废。已经发现，连铸过程中的应力和应变是形成铸坯表面裂纹的重要原因。钢的裂纹敏感性大小通常用其矫直过程中的高温塑性来评估。采用原位融化的试验方法评估了两种Nb微合金化钢的高温塑性。为获得铸坯表面的微观组织结构，模拟了铸坯表面的热履历。对凝固过程中变形产生的影响进行了研究，其结果表明，凝固中任何变形都会导致高温塑性的损失。金相试样揭示变形引起了晶界开裂，改变了偏析模式，从而导致高温塑性的降低。基于此，本文提出了高温塑性损失的机理。     

宽厚板连铸坯中间裂纹成因分析及控制

针对某钢厂100t转炉→LF钢包精炼炉→板坯连铸机工艺流程和生产试验数据,探讨了板坯连铸一种内外弧型中间裂纹的发生机制。结果表明,连铸坯鼓肚收缩应变是中间裂纹产生的外因,钢的化学成分决定其高温力学性能,是中间裂纹产生的内因。某钢厂连铸板坯中间裂纹的产生是连铸坯鼓肚收缩应变和钢种的高温力学性能共同作用的结果,而弯曲矫直应变是中间裂纹扩展的重要影响因素,可能导致中间裂纹的扩展。结合钢种和铸坯规格的合理辊缝设计对控制中间裂纹至关重要。     

水平连铸凝固壳热应力模型研究

本文建立了水平连铸凝固过程中方坯二维传热数学模型及坯壳的热—弹性—塑性应力模型。运用这两个模型,对150 × 150 mm方坯出结晶器后,因表面温度回升所导致的凝固壳的应力场行进了计算。指出45号钢(0.45％～0.50％C)铸坯实际产生裂纹的高温强度为170～390 N/cm_2,断裂应变为0.10～0.24％。拉速增加,裂纹形成机率减少,浇注温度对裂纹的影响不显著。     

转炉-连铸工艺生产重轨钢的实践

根据转炉－连铸生产工艺特点，通过稳定控制钢水的化学成分，提高钢水纯净度，VD脱气处理，铸流电磁搅拌，降低中包过热度、弱冷却强度等措施，避免铸坯表面裂纹，降低铸坯中心缺陷的级别和危害，防止白点隐患，满足了重轨钢在性能和质量上的要求。     

包晶钢连铸坯角部裂纹缺陷产生原因分析与预防

针对中碳包晶钢凝固过程中铸坯角部裂纹缺陷问题,采用低倍酸洗、金相显微镜和扫描电镜能谱分析仪等手段,结合生产工艺,对裂纹缺陷产生原因进行详细分析。结果表明:裂纹主要产生于铸坯角部振痕波谷应力比较集中位置,主要以晶间裂纹为主。通过采取优化钢水化学成分和连铸二次冷却工艺,严格控制辊缝精度和提高矫直段前铸坯边角部温度等措施,可以有效预防铸坯角部裂纹缺陷产生,经统计,裂纹缺陷率由原来的1.27%降低到了0.24%。     

H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热的数学模拟

 为了解决H型钢连铸坯表面裂纹问题,结合凝固理论建立了H型钢连铸结晶器内钢水凝固传热模型,并应用大型有限元软件ANSYS对钢水凝固传热过程进行模拟求解,描述和分析了凝固坯壳的温度分布、坯壳生长历程及各工艺因素对钢传热行为、凝固行为的影响,为制定合理的工艺参数、提高铸坯质量、减少漏钢发生提供了理论依据。     

XY45易切削钢生产实践

通过对XY45易切削钢的成分、性能、冶炼工艺的探索.掌握了该钢种的生产要点.从根本上降低了铸坯在凝固冷却过程中产生的热应力,减少了铸坯皮下及角部、内部裂纹,成功开发出了高产、优质的XY45易切削钢.     

转炉小方坯裂纹成因分析与控制

八钢转炉炼钢厂小方坯连铸机在经过高效化改造后产能有较大的提高。随着转炉炼钢产量的不断提高,出现了连铸坯内裂的现象。对连铸坯内裂的试验分析表明,连铸钢水浇注温度、拉速、二冷配水以及钢水成分是影响连铸坯质量的关键因素。通过优化工艺,对关键工艺参数进行控制使连铸坯的质量得到改善,基本解决了小方坯裂纹问题。     

中碳钢化学成分对CSP薄板坯表面纵裂的影响

从钢水化学成分影响高温力学性能的角度,研究了钢水主要成分对CSP薄板坯表面纵裂的影响。研究表明：在钢中其它成分相近的条件下,随着钢中锰含量的提高,钢的高温强度和塑性不断提高,裂纹敏感性逐渐下降;提高钢的高温强度和塑性的化学成分对减轻表面纵裂的发生有利。     

钢高温蠕变特性对连铸坯矫直变形的影响

 为使连铸坯在矫直过程中能够充分利用钢的高温蠕变特性,避免产生内部矫直裂纹,对铸坯矫直及机型曲线进行了研究。首先,在Gleeble-3800热模拟试验机上对Q345C连铸坯进行热塑性和高温蠕变试验,确定了Q345C钢的热物性参数和最小蠕变应变速率方程;其次,根据钢的高温蠕变特性,针对目前使用的某连铸机设计了新机型曲线;最后,采用热力耦合数值模拟的方法,计算了距离铸坯内弧侧表面38.3 mm处中心点的温度分布和应变速率。通过蠕变矫直机型应变速率和蠕变速率的对比表明,蠕变矫直机型曲线可以充分利用钢的高温蠕变变形进行矫直,蠕变变形量占总矫直变形量的比例达到88.6%,因此可降低铸坯内部矫直裂纹产生的可能性,有利于提高铸坯质量。     

连铸坯凝固偏析和高强热轧盘条的组织遗传性

 通过对热轧盘条和连铸坯光学显微镜、扫描电镜观察和能谱分析以及化学成分检验,研究了高碳热轧盘条组织与连铸坯凝固偏析的关系。结果表明：碳、锰严重偏析是导致高强度预应力盘条中偏析带形成的主要原因。偏析带组织为非索氏体,其强度高,塑性差,在轧制过程中易产生微裂纹和孔洞;连铸坯的偏析会直接遗传给热轧盘条,严重影响热轧盘条的组织和性能。因此,针对连铸坯偏析的遗传性,制定了改进措施,经生产证明其效果显著。     

700 MPa 级高强度大梁钢冲压开裂原因与控制措施

采用 OM 和 SEM 对 700 MPa 级高强度大梁钢冲压开裂原因进行了分析。结果表明,在高强度大梁钢冲压过程中出现的纵梁穿线孔裂纹主要为连冲工艺不当导致;纵梁端部折弯角部裂纹主要是由于原板坯存在内裂纹和大尺寸 TiN 夹杂物,在冲压过程中外表面受到拉应力产生裂纹,裂纹沿横纵向扩展导致。通过将钛质量分数由 0.10% 降至 0.07%,将氮质量分数控制在不大于 0.004% 的范围内,降低大尺寸TiN析出量。化学成分调整后,力学性能满足供货技术条件要求,对钢板进行冲压验证,端部完好,未见折弯裂纹存在,彻底解决了该缺陷。     

Deformation Characteristics of Steel Billets with Liquid Core

To investigate the deformation characteristics of billets with liquid core during soft reduction and to clarify the correlation between internal cracks and deformation of the billet in the mushy zone, a fully coupled thermo‐mechanical Finite Element Model was developed in ABAQUS, furthermore, casting and soft reduction tests were carried out in a laboratory strand casting machine. During soft reduction the temperature distribution, the stress and strain states in the billet were calculated, the deformation characteristics of the billet during soft reduction were determined and the relation between internal cracks and equivalent plastic strain as well as maximal principal stress was analysed. The results show that tensile stresses can develop in the mushy zone during soft reduction and the equivalent strain nearby the Zero Ductility Temperature (ZDT) increases with a decreasing solid fraction. Internal cracks can be initiated when the accumulated strain exceeds the critical strain and /or the applied tensile stress exceeds the critical fracture stress during solidification. In addition, the factors (reduction efficiency and internal cracks) that should be considered to determine the optimal parameter for the soft reduction were established.     

中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯表面裂纹的研究

为了减少中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯的表面裂纹,在实验室条件下,测定了中碳V、Ti微合金钢的高温塑性和脆性温度范围,分析了影响中碳V、Ti微合金钢铸坯、连轧圆坯表面裂纹的因素,确认在900～820％温度范围内,随温度的下降,钢中V、Ti氮化物和碳氮化物在奥氏体晶界大量析出,弱化了晶界的变形能力,是造成中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯表面裂纹的主要原因。结合实际生产过程,对现行生产工艺提出了改进建议。     

Oxidation and Thermal Fatigue Behaviors of Two Type Hot Work Steels During Thermal Cycling

Thermal fatigue test has been carried out on widely used hot work steel 4Cr5MoSiVl and a low alloyed steel 3Cr3MoV in temperature range of 200 to 700 °C. Tempering resistance, as well as high temperature hardness/strength of steel specimens, works as a dominating material parameter on thermal fatigue resistance. During the heating period, high hardness can depress the inelastic deformation. This deformation is the origination of tensile stress, which acts as the driving force of heat checking during the cooling period. The cyclic strain-oxidation interaction can speed up the damage on surface defects, which plays an obvious role in initiation of thermal cracks. On 4Cr5MoSiVl steel specimens, borders between the matrix and inclusions such as titanium compounds, or lager carbides such as primary carbides, are focused by strain and attacked by oxidation, and are main initiating places of cracks. While on 3Cr3MoV steel specimens, larger strain causes plastic deformation concentrating around grain boundaries. Then the following oxidation accelerates this grain boundary damage and creates cracks.