高强度工程机械用钢铸坯夹杂物分析

为了解某厂高强度工程机械用钢Q550MD铸坯夹杂物来源,优化生产工艺,提高铸坯质量,采用大样电解和夹杂物自动扫描分析方法,对铸坯中夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行研究。结果表明,电解试样中大型夹杂物尺寸集中在80~140 μm,形状大多为球形,主要成分为铝酸钙。铸坯中大型夹杂物在形成最终复合夹杂物前均来自于钢包,且可能发生结晶器卷渣。检测的铸坯宽度方向1/4位置发现夹杂物聚集现象,夹杂物数量明显高于边部和1/2位置,这与结晶器流场不合理有关。     

小方坯角部纵裂漏钢的成因与控制

由于方坯角部纵裂漏钢事故频繁,通过分析漏钢的特点和机理,认为造成小方坯角部纵裂漏钢的主要原因是结晶器倒锥度小、结晶器液面波动及中间包过热度大、结晶器冷却水质差。通过采用铯137液面自动控制系统,将结晶器倒锥度增大为每米0.8%～0.9%,控制中间包过热度不大于30℃,改善冷却水质,保证浸入式水口对中等措施,降低了角部纵裂漏钢的次数,使铸坯合格率达到99.95%。     

连铸坯夹杂原因分析

造成连铸坯宏观夹杂的原因是钢液被二次氧化形成夹杂以及中间包中的夹杂物卷入钢液进入结晶器而形成铸坯夹杂，采取保护浇铸坯夹杂保证中间包液面达到一定高度，及时捞渣等措施，可减少铸坯夹杂，改善铸坯质量。     

37Mn5圆坯表面纵裂成因分析与控制

针对37Mn5圆坯表面纵裂缺陷,从37Mn5表面纵裂的形成机理、中包过热度控制、拉速控制、保护渣加渣操作、结晶器冷却、铸坯缓冷等方面详细分析了天钢37Mn5连铸圆坯表面纵裂的形成原因。通过采用中包低过热度恒液位、恒温、恒拉速,以及合理的铸坯缓冷工艺技术,使37Mn5表面纵裂问题得到了有效控制。     

神户制钢所开发连铸坯皮下夹杂物减少技术

神户制钢所为了消除铸坯的夹杂物缺陷，在从钢包——中间包——结晶器的整个连铸生产中，将中间包形状由Y形改成T形，以促进连铸钢液中夹杂物的上浮分离；引入中间包钢液的感应加热装置；引进开发了红外线式钢包渣检测系统；对结晶器进行高频振动和液面的精确控制。通过扫描、计量、判定和控制，大大减少了钢包渣进人中间包的量，提高了钢液的纯净度，将铸坯的夹杂物指数（Index of inclusions）由原来的0．2减到0，彻底消除了由钢包渣引发的铸坯皮下夹杂。为减少夹杂物而采取了以下技术措施：     

拉速对结晶器内钢液流动状态的影响

对方坯结晶器直通型水口进行物理模拟,研究了浸入式水口拉速对结晶器的液面波动、液面卷渣以及夹杂物去除情况的影响。对各种工艺参数进行综合分析,选择合理的拉速,对结晶器内钢液流动状态进行优化。实验结果表明,将浸入式水口拉速控制在2.5～3.0m/min左右时,在实验中的各插入深度下,结晶器的液面波动较小,液面无明显卷渣现象,夹杂物去除效果较好,可提高生产效率,获得质量较好的铸坯。     

结晶器液面波动成因及控制

结晶器液面波动是连铸过程中的常见现象,液面波动过大会造成铸坯夹杂物含量超标、纵裂等产品缺陷,严重的还会引起漏钢事故。系统分析了影响结晶器液面波动的因素,并提出了在夹杂物、结晶器流场、保护渣、冷却制度、拉速、液面控制系统等方面应采取的控制措施。     

唐钢中厚板厂连铸保护渣结晶器渣膜矿相分析

为改善唐钢中厚板厂船板钢的浇铸条件以及铸坯质量,将现场所用保护渣A进行调整形成保护渣B。基于相图平衡计算,采用光学显微镜对保护渣A和B在结晶器内的渣膜进行观察,研究渣膜结构对保护渣润滑和传热的影响机制。结果表明,保护渣A析晶温度和析晶率较高,析晶矿相主要为导热系数大的黄长石,渣膜中存在不均匀分布的气孔,使得铸坯向结晶器传热较快且不均匀,并恶化铸坯润滑,导致发生黏结漏钢,且铸坯出现裂纹,轧材合格率为98.73%。而保护渣B析晶温度和析晶率相应有所降低,渣膜结构分层明显,存在玻璃层,析晶矿相有适量导热系数小的枪晶石,有少量气孔,能有效控制铸坯向结晶器壁的均匀传热,并保证润滑铸坯,避免了黏结漏钢,且显著减少了铸坯裂纹率,轧材合格率为99.65%。     

水口倾角对150mm×380mm矩形坯结晶器流场的影响

为减少矩形坯角裂、漏钢等缺陷,提高铸坯质量,进行改变浸入式水口出口倾角角度以优化结晶器流场的研究。通过Fluent软件,对150 mm×380 mm矩形坯结晶器钢液流动和凝固耦合过程进行数值模拟,得出水口倾角(15°~30°)对表面流速、表面湍动能和冲击深度的影响。结果表明,随水口倾角增加,平均表面流速下降,冲击深度增加,有利于稳定液面;但随倾角增加,液面波动小,不利于钢液搅拌和夹杂物去除,下部回旋区过低,坯壳变薄,容易产生漏钢;综合得出,150 mm×380 mm铸坯的水口倾角宜为25°。应用结果得出使用优化水口后,铸坯中夹杂物总数减少36%。     

高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术

 能够造成冷轧薄板表面缺陷的钢中夹杂物主要是簇群状Al2O3、“Ar气泡+Al2O3”和结晶器保护渣卷入形成的大型夹杂物。在正常稳定连铸条件下,目前已能够做到对结晶器保护渣卷渣形成夹杂物加以有效控制。在各类非稳浇铸铸坯中,浇次开浇头坯的品质降低最严重,浇次尾坯中保护渣卷渣形成的夹杂物数量明显多于正常坯,炉-炉间交接坯和快换浸入式水口期间浇铸铸坯中,来源于保护渣卷入形成的夹杂物数量也多于正常坯试样。首钢京唐公司生产冷轧薄板钢类,在1.0～2.0m/min拉速范围,大型夹杂物随拉速增加呈减少趋势,对此应加以关注。研究发现,尺寸100μm以上的有害夹杂物主要存在于铸坯2mm表层内,生产“无表面缺陷”要求的汽车外板,应该采用铸坯表面清理。     

多模式全连续铸轧产线卷渣缺陷分析及控制

通过扫描电镜和能谱分析仪对低碳低硅铝镇静钢表面卷渣缺陷微观形貌进行观察和能谱分析。结果表明,低碳低硅铝镇静钢表面较短条状卷渣缺陷的主要成分为钙、铝和氧,为典型的钙铝酸盐夹杂物;较长条状卷渣缺陷的主要成分为钙、硅、氟、钠和氧,为典型的保护渣成分。针对不同类型的卷渣缺陷及其成因,分别在炼钢工艺的挡渣出钢、精炼工艺的升温时间和钙含量以及连铸工艺的中间包控流装置、中间包保护气氛、结晶器液面波动、钢包下渣和结晶器保护渣等方面进行改造、控制和优化。采取上述措施后,因低碳低硅铝镇静钢表面卷渣缺陷造成的产品降级率由大于10.0%降至1.5%以下,产品质量得到明显提升。     

吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态

 采用1[∶]1水模型和工业插钉法研究了吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态,并讨论了通钢量、吹氩量、水口浸入深度与水口结构对结晶器流态的影响。水模型结果发现,结晶器内宏观流态主要包括双股流和单股流,钢水通量和吹氩量是影响结晶器内钢水流态的决定性因素。为得到双股流,应采用高通钢量和低吹氩量,缩小断面、增大浸入深度和使用凸底水口有利于双股流形成。基于水模型结果,为维持结晶器内双股流态,在实际浇铸中提出减少连铸过程吹氩量低于临界吹氩量,在宽断面和低拉速下使用凸底水口等措施。工业插钉试验结果与水模型吻合较好,这表明水模型结果可指导现场浇铸实践。     

中间包等离子加热工业试验

控制中间包内钢水温度变化是提高生产率和产品质量的有效方法之一。中间包等离子加热能够弥补浇注过程中钢水温降,稳定钢水温度,提高铸坯质量。对某厂中间包等离子加热进行工业试验研究。采用三中空石墨电极等离子加热装置对中间包内钢水进行加热。通过两组中间包等离子加热试验,探究等离子加热对中间包内钢液温度变化和钢液成分及夹杂物特征的影响。结果表明,等离子加热中间包内钢水升温效果明显,升温速率可实现0.8 ℃/min,同时也能够使钢水温度保持稳定;等离子加热后中间包内钢水全氧含量下降,氮含量基本不变,碳含量略有升高;加热后钢液中夹杂物的数密度明显降低,分别下降了7.43%和19.68%。中间包等离子加热可稳定中间包内钢液过热度,促进了氧化物夹杂的上浮去除,提高了铸坯质量。     

立式组合电磁制动对CSP结晶器内钢液流动及偏流控制

紧凑型带钢(CSP)薄板坯连铸结晶器在浸入式水口下方设置水平式的全幅一段电磁制动器(Ruler-EMBr),在进一步提高薄板坯连铸拉坯速度的情况下,不能有效控制CSP结晶器自由表面的钢液流速和液面的稳定性.为此提出一种新型的立式组合电磁制动(VC-EMBr)技术,并利用商业软件ANSYS FLUENT数值模拟研究了全幅...     

基于数值模拟的五流感应加热中间包流场优化

中间包配置感应加热器后的结构与原型中间包结构差异较大,不宜使用常规添加挡墙、挡坝或稳流器的方式优化流场.针对国内典型5流通道式感应加热中间包分流过热度高及边部流和中间流的温差大等问题,设计了改进方案,并通过数值模拟方法研究了不同结构的流钢通道对中间包流场和温度场的影响.结果表明,带有变径的分口式流钢通道的结构最佳,依此...     

Study on dimension and migration behavior of bubble under annular argon blowing at tundish upper nozzle

The water model experiments were carried out to study the bubble morphology in the tundish and mold with the process of annular argon blowing at tundish upper nozzle. The effects of the position of gas permeable brick, the casting speed and the argon flow rate on the bubble size distribution, the bubble migration behavior and the flow behavior of liquid steel near the liquid level in tundish were further investigated, coupled with the numerical simulation. The results show that with the process of annular argon blowing at tundish upper nozzle, a frustum cone shaped bubble plume can be formed around the stopper rod. The concentration of argon bubbles gradually decreases outward along the radial direction of the stopper rod. Owing to the wall attached effect, the bubble plumes float upward along the stopper rod, which can increase the collision probability between bubbles and the velocity of bubble plumes, causing a larger impact strength on the liquid level in tundish. In addition, a part of small bubbles are wrapped into the nozzle and the mold due to the drag force of liquid steel. With increasing argon flow rate, the number of bubbles in annular bubble plumes and the vertical velocity of liquid steel near the liquid level in tundish increase significantly. With increasing casting speed, the width and the bubble number of annular bubble plumes gradually decrease, leading to a decrease of the vertical velocity of liquid steel near the liquid level in tundish. Increasing the distance between the annular gas permeable brick and the center of tundish upper nozzle, the dispersion of bubbles and the width of bubble plumes increase, and the impact strength of bubbles acting on the liquid level in tundish becomes weaker. As the argon flow rate and the casting speed increase, and the distance between the gas permeable brick and the center of tundish upper nozzle decreases, the gas volume and bubble size in the mold increase. Under the experimental conditions, when the inner and outer diameters of the annular gas permeable brick are 110mm and 140mm, respectively, and the casting speed is 1.2m/min, the appropriate argon flow rate is 4L/min.     

中间包上水口环形吹氩下气泡大小和迁移行为研究

摘要：通过水模型实验研究了上水口环形吹氩工艺下中间包和结晶器内气泡形貌,并结合数值模拟分析了透气砖位置、拉坯速度和吹氩量对中间包和结晶器内气泡尺寸、气泡迁移和中间包近液面钢液流动的影响。结果表明：上水口环形吹氩形成以塞棒为中心的圆台状气泡羽流,气泡浓度沿径向向外逐渐减少;附壁效应使得气泡羽流偏向塞棒壁面流动,增大气泡的碰撞聚并概率和近塞棒壁面的羽流上升速度,对中间包液面产生较大冲击作用;同时,部分细小气泡会随钢液进入水口及结晶器内部;增大吹氩量,中间包内环形气泡羽流中气泡数目明显增多,中间包近液面钢液上升速度增大;增大拉坯速度,环形气泡羽流的宽度和气泡数量逐渐减小,近液面速度减小;增大透气环距水口中心距离,中间包内气泡弥散度增大,环形气泡羽流宽度也随之增大,气泡羽流对中间包液面冲击作用减弱;增大吹氩量和拉坯速度、减小透气环距水口中心距离,进入结晶器的气量和气泡尺寸逐渐增大。实验条件下,透气环内外径为110mm/140mm、拉坯速度为1.2m/min时,吹氩量为4L/min较为合适。     

加热功率对感应加热中间包影响的数值模拟

通道式感应加热是实现中间包低过热度浇铸有效方法之一,针对国内某钢厂单流通道式感应加热中间包,建立三维非稳态数学模型,研究通道加热功率对中间包内流场、温度场及夹杂物去除的影响规律。结果表明, 当中间包未受感应加热或加热功率超过800 kW时,钢水流动特性均较差;当通道加热功率为300、600或700 kW时,钢液流动特性良好。当中间包无感应加热时,浇铸区出现明显的温度分层现象;当加热功率为500~700 kW时,浇铸区温度分布均匀且基本消除了其右上方及右下方区域的温度分层。当加热功率在400~700 kW时,夹杂物去除率呈上升趋势;但当加热功率超过700 kW后,夹杂物去除效果变差,700 kW为最佳去夹杂加热功率。     

热轧卷板表面夹渣缺陷来源分析及控制现状

热轧卷板的表面夹渣缺陷对热轧板的质量及产品性能会产生极其恶劣的影响,会导致产品品级的下降乃至报废等问题,并对产品的服役期限及性能造成一定影响.随着冶炼过程中钢液洁净度的不断提高,夹渣缺陷所造成的质量问题显得尤为严重.而不同生产工艺下表面夹渣缺陷的来源方式略有差异,缺陷的来源主要有精炼过程中钢包渣的卷渣、非稳态浇注时期的...     

板坯连铸中间罐湍流控制器试验与应用

结合鞍钢第二炼钢厂板坯中间罐控流装置，通过实验室对比试验研究，开发了一种新型控流装置——湍流控制器。一年来的应用实践表明，它不仅具有防止开浇喷溅而引起钢液吸氧吸氮作用，更重要的是在浇注过程中有明显地去除夹杂物的作用。因此显著地提高铸坯质量，降低夹杂废品。