不同浇铸阶段IF钢连铸板坯洁净度

对采用转炉-RH精炼-连铸工艺生产的IF钢连铸板坯在不同浇铸阶段(开浇、正常、两炉交接及浇铸末期)的铸坯洁净度进行了较为细致地研究和对比分析.由于浇铸初期存在二次氧化及较大程度地增碳,开浇坯[C],[O]_T,[N]含量远高于其他时间段的铸坯,并存在较大尺寸的簇群状Al₂O₃夹杂.正常坯夹杂主要为尺寸较小(≤ 30μm)的块状及少量簇群状Al₂O₃夹杂(≤ 40μm),交接坯及尾坯仍以较小尺寸的块状Al₂O₃夹杂为主,但存在极少量大于100μm的复合夹杂.     

IF钢连铸坯表层夹杂物

针对国内某厂以BOF-RH-CC流程生产的IF钢连铸坯,采用氧氮化学分析、光学显微镜分析、扫描电镜分析、能谱分析和金属原位统计分布分析等多种分析方法,综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布以及成分等.结果表明,非稳态浇铸下铸坯二次氧化严重,大型夹杂物增多;铸坯宽度1/4位置表层夹杂物数量高于边部和中部;随着距内弧表面距离的增加,Al系夹杂物平均粒度越来越小,大于10μm的夹杂物比例也越来越小;铸坯表层夹杂物含量和粒度明显高于铸坯内部,其中距内弧6 mm处夹杂物总数最多.     

IF钢连铸头坯洁净度研究

应用氧氮成分分析、大样电解分析、扫描电镜分析、能谱分析等分析手段,研究了转炉—RH—连铸生产IF钢头坯洁净度的变化规律,并与正常坯洁净度水平进行对比分析。结果表明:沿拉坯方向头坯T[O]和[N]含量呈明显下降趋势。头坯大型夹杂物含量都明显高于正常坯,并沿拉坯方向总体呈减少趋势,4.4 m后大型夹杂物含量接近正常坯水平。铸坯中的大型夹杂物在厚度方向分布不均匀,内弧含量要明显高于外弧含量。头坯中大型夹杂物主要是尺寸为140~300μm和大于300μm两类,分别占总夹杂物质量分数的22.6%和56.8%,此类夹杂物主要来源于结晶器卷渣、中间包卷渣、二次氧化产物以及钢包引流砂。     

IF钢非稳态连铸坯洁净度定量分析

通过氧氮分析、定量金相分析及大型夹杂物分析等试验方法,对某钢厂IF钢生产稳态及非稳态浇注的连铸坯进行了对比研究。结果表明,稳态坯w(T[O])和w(N)的平均含量分别为11×10-6和18×10-6,显微夹杂物含量平均为4.0个/mm2,大型夹杂物含量为2.10 mg/kg,洁净度较高。非稳态浇注对连铸坯洁净度有较大程度的危害。中间包开浇头坯受到较为严重的空气二次氧化,洁净度最差;钢包交换和更换浸入式水口时受到的空气二次氧化较小,但是钢渣反应和卷渣行为较为严重;尾坯洁净度受到空气二次氧化和卷渣的共同影响。连铸坯显微夹杂物含量分布,沿铸坯宽度方向一般1/4处最多,1/2处最少;沿铸坯厚度方向内外弧附近明显高于连铸坯中心部位。     

结晶器电磁搅拌对IF钢连铸坯表层纯净度的影响

应用扫描电镜分析、能谱分析和显微镜技术等分析手段,研究了结晶器电磁搅拌对IF钢铸坯表层纯净度的影响。结果表明：结晶器电磁搅拌可有效改善铸坯表面质量,使铸坯表层皮下气泡和显微夹杂物显著减少;IF钢铸坯中夹杂物主要是Al2O3、TiN和Al2O2TiN、Al2O3-Ti2O2、Al2O3-Ti2O3-TiN型复合夹杂物;铸...     

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

IF钢连铸开浇工艺对头坯洁净度影响的研究

IF钢连铸开浇过程头坯洁净度水平较低,目前各企业一般将开浇坯作判废或降级处理,这导致了产品质量不稳定,成材率低等问题.为研究IF钢非稳态开浇阶段连铸坯的洁净度水平及优化措施,采用现场取样、检测分析及数值模拟计算相结合的方法,分析了IF钢开浇阶段不同拉速变化曲线条件下连铸坯沿拉坯方向的洁净度变化规律.通过实验检测发现沿拉坯方向头坯T[O]、[N]及显微夹杂物含量呈现明显下降趋势,距离头坯头部6 m处T[O]含量为13×10^-6,接近正常坯水平,距离头坯头部7 m处[N]含量约为19×10^-6,接近正常坯水平,开浇工艺对于连铸坯T[O]、[N]及显微夹杂物含量影响不大.匀速、前快后慢和前慢后快三种拉速工艺条件下,大型夹杂物在距离头坯头部2 m处的质量分数约为0.2 mg·kg^-1,但之后均存在不同程度的大型夹杂物数量波动现象,而前快后慢工艺影响范围最小,在5.5 m后均达到正常水平.通过数值计算同样发现,前快后慢的提拉速工艺条件下产生的头坯洁净度更快地接近正常坯洁净度水平(约开浇430 s后,对应拉坯5 m).基于本文研究,...     

RH纯循环对Ti-IF钢洁净度的影响

利用金属原位分析仪定量分析了过程Al系夹杂的数量,并用一种深度侵蚀的方法观察了夹杂物的三维真实形貌.对过程全氧(T.O)、[N]含量变化进行了跟踪.通过延长RH合金化后的纯循环时间对过程洁净度进行了评价.结果表明:RH在合金化后保持8~10 min的纯循环时间T.O可降低到30×10^-6以下;废钢加入会极大影响钢液的洁净度,合金化完毕后应避免废钢加入;加Al 5min后夹杂物数量达到最大,为7.02mm^-2,主要为大型的团簇状夹杂,经过纯循环后,夹杂物数量、尺寸均有较大的降低.     

Ce对铝脱氧钛合金化IF钢洁净度影响应用研究

通过在包钢IF钢的基础上进行加稀土试验,研究了稀土对IF钢液洁净度变化,得出RH出站时渣中未发现稀土氧化物,在浇铸过程中发现渣中含有CeO和Ce2O3,存在的价态为+2、+3价;加稀土与未加稀土时,对渣中氧化性以及钙铝比的影响不大,中间包TFe含量基本上在5%左右,CaO/Al 2O 3均稳定在1.3左右;未加稀土炉次中铸坯厚度方向Al2O3尺寸较大,内外弧到铸坯中心增大,稀土加入之后铸坯中Al 2O 3尺寸降低,Al2O3数量增加。     

IF钢铸坯表层显微夹杂分析

针对IF钢铸坯表层显微夹杂的变化,采用氧氮分析仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法,对钢中表层夹杂物的尺寸、数量、形态、分布和来源进行分析。结果表明,铸坯表层显微夹杂在距内弧表面3~4 mm处存在明显的聚集现象,其含量分别达到9.2个/mm~2、8.8个/mm~2,而其它位置上夹杂物数量为5.1~6.8个/mm~2;宽度方向上夹杂物分布具有随机性;表层显微夹杂以Al_2O_3-TiO_x、Al_2O_3类夹杂为主,尺寸多在20μm以内,两者合计占夹杂物总量的84%。     

IF钢开浇阶段铸坯洁净度分析

由于IF钢生产过程中对开浇阶段铸坯质量判定不明确,因此在利用时容易导致产品质量问题而增加生产成本。通过对头坯不同位置进行取样,研究IF钢开浇阶段铸坯沿拉坯方向的洁净度变化。实验结果表明,IF钢开浇阶段铸坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣和中间包中来不及上浮的脱氧或二次氧化产物;从距离头坯头部2.5m位置开始,由结晶器卷渣所引入的大型夹杂物含量接近正常坯水平;距离头坯头部7.5m位置处开始N含量与正常坯含量基本持平,簇状Al_2O_3夹杂物数量及尺寸接近正常坯水平;距离头坯头部8.5m位置处开始全氧质量分数保持在20×10~(-6)左右。     

拉速变化对IF钢铸坯非金属夹杂物含量的影响

采用原位统计分布分析仪（OPA）对IF钢连铸过程拉速变动对铸坯表层试样非金属夹杂物含量的影响进行了研究,发现在由较高拉速（1．4m／min）向低拉速（0．6m／min）变动时,对结晶器保护渣卷入的影响主要发生在降速初期,而随后的降速和低拉速下停止降速对铸坯表层试样夹杂物含量影响不大。当由较低拉速（0．6m／min）向高拉速（1．4m／min）变动时,对保护渣卷渣的影响主要发生在提升到高拉速后停止升速阶段,而低拉速时启动升速和随后均匀升速对铸坯夹杂物含量的影响不大。研究中还发现在较高拉速下（1．4m／min）即使较少量地变速,也会造成铸坯表层夹杂物含量的显著增加,因此在较高拉速时应避免对拉速进行变动或尽量采用低的拉速改变速率。采用数值模拟方法对拉速变化影响进行的研究结果同样表明,在较高拉速下发生的拉速变化,对结晶器内钢水流动有更显著的影响。     

高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中夹杂物

针对高拉速板坯连铸生产的低碳铝镇静钢铸坯,采用Aspex自动扫描电镜对铸坯表层夹杂物进行大面积的扫描分析,得到不同拉速下夹杂物的变化规律,并探究流场和S含量对夹杂物分布的影响.结果表明：随着拉速增大,钩状坯壳的深度和长度逐渐减小.对拉速大于2 m·min^-1的铸坯,由于钩状坯壳不是很发达,铸坯表层没有发现大于200μm的夹杂物.铸坯表层尺寸介于50~200μm的夹杂物主要是由凝固坯壳所捕获,而夹杂物在凝固前沿的受力决定了夹杂物的捕获行为.随着拉速提高,凝固前沿的钢液流速增加,随着冲刷力的增加、捕获力的减少,夹杂物被捕获的数量减少.在高拉速连铸下,如果钢液中S含量较大,夹杂物受到明显的温度Marangoni力,会更容易被凝固坯壳捕获.     

低碳钢连铸板坯表层凝固钩的特征

对不同浇铸条件下的低碳钢连铸板坯进行了凝固钩（Hook）的特征研究,根据凝固钩的形貌概括了凝固钩的不同类型,统计了凝固钩周围气泡和夹杂物的分布,讨论了不同浇铸参数对铸坯凝固钩深度的影响,并通过Bikerman方程和弯月面凝固理论对凝固钩的不同特征进行了解释.结果表明：按形貌可将凝固钩分为完整叶状、双凝固钩、弯曲截断型和二次凝固型四种类型,其中二次凝固型的凝固钩出现的概率最高为46.8%,而完整叶状、弯曲截断型和二次凝固型的凝固钩出现概率分别为25.3%、7.6%和6.3%;研究发现,凝固钩周围的夹杂物数量明显多于其他区域的夹杂物数量,说明凝固钩能够捕获结晶器内上浮的夹杂物;对比不同浇铸参数发现,采用结晶器电磁制动装置（FC-Mold）、减小结晶器水口浸入深度、增大浇铸拉速均能够减小凝固钩的深度;Bikerman方程的计算结果和弯月面凝固理论能在机理上解释凝固钩的形貌特征.     

管线钢连铸板坯的半宏观偏析和凝固组织

研究了不同凝固组织下管线钢的中心偏析情况.低倍组织腐蚀结果表明,连铸板坯的中心偏析由相对独立的、大小不一的半宏观偏析点组成,且不同凝固组织的半宏观偏析特征有所差别.化学成分分析表明,中心等轴晶时板坯中心为负偏析,且贯穿于整个等轴晶区中,而中心为柱状晶时则表现为正偏析.通过对比化学成分和半宏观偏析面积比发现,板坯的半宏观偏析面积比随C和Mn最大偏析度的增加而增加,由于化学成分分析只能反应局部位置的偏析情况,因此半宏观偏析面积比的方法对生产实践更具有指导意义.对不同过热度下不同凝固组织的半宏观偏析面积比的统计结果显示,在合理使用轻压下技术的前提下,中心为柱状晶更有利于减轻半宏观偏析面积比,进而改善管线钢连铸板坯的中心偏析.     

RH精炼纯循环时间和镇静时间对IF钢洁净度影响

为了优化RH处理工艺,提高RH精炼后的IF钢的洁净度水平,通过分析全氧含量和夹杂物的控制水平,研究了纯循环和镇静时间对IF钢洁净度的影响。研究表明,RH加入铝粒反应6min后钢液中全氧质量分数降低至24.7×10~(-6)。加入Ti-Fe合金后,全氧质量分数上升至30×10~(-6)。随后RH经合金化后保持6~9min的纯循环时间,全氧质量分数可降低到27×10~(-6)。延长镇静时间至25min,可使全氧质量分数降低到27×10~(-6);通过直线法计算,夹杂物数量由破空时的13.21个/mm2逐渐降低到破空25min时的7.79个/mm2。     

连铸板坯表面温度控制器的设计

以某钢厂引进的连铸板坯二冷动态控制系统为研究对象,提出了基于改进粒子群BP算法的板坯二冷区表面温度神经网络控制器.以实际生产现场的设备、工艺参数为基础进行了仿真研究,结果表明表面温度神经网络控制器的输出结果与实际生产参数的误差小于2%,研究结果对引进的同类连铸板坯二冷控制系统的升级改造具有指导意义.