圓坯連鑄生產(chǎn)合金鋼工藝研究_圖文

1、 東北大學碩士學位論文第二章翻坯合金鋼連鑄成分控制2控制電爐出鋼碳在003%0.04%較窄的范圍內。3提高電爐出鋼溫度縮短LF處理周期,減少LF電極升溫造成鋼水增碳。4出鋼時加入部分鐵合金減輕LF處理時間,通過適當提高出鋼溫度_在出鋼過程中加入部分鐵合金,以避免因LF工位多次升溫造成增碳。通過采用以上的改進措施,對提高冶煉合金鋼連鑄的碳成分控制效果非常明顯.碳保留率下降6.82%,見圖2.1所示。 原來現(xiàn)在圖2.1碳保留率Fig.2.1Carbon ret伽tionrate2.3合金鋼連鑄臺金成分控制由于本課題所研究的鋼種合金含量較高,合金成分保留率成為控制的關鍵點之一。統(tǒng)計結果表明,合金含量

2、與中心裂紋的關系如圖2.2所示。為了更好的完成調整鋼液成分的任務,加入鐵臺金時應滿足下列要求【131:1合金元素被氧化的少,收得率離,和氧結合的夾雜物少,保證鋼液質量。2鐵臺金帶入的氣體、夾雜物少。3鐵合金在鋼液中熔化,溶解的快,使成分容易均勻。上述要求中主要是防止易氧化元素的損失。為此必須在脫氧良好的基礎:進行合金化,這樣可提高元素的收得率,還原過程中鋼渡和爐渣的氧逐漸降低,可將不易氧化鐵合金如鎳、鎢鐵、鉬鐵、錳鐵、鉻鐵早期加入;容易氧化的釩鐵、錕鐵在脫氧良好的情況下加入,極易氧化的鐵合金如鈦鐵、鋁、硼鐵、稀土金屬等在真空畢時于精煉位一次性加入。因鋼渡中的的氧和鋼液中的不穩(wěn)定氧化物也llO9

3、87654321墨瓣砸毖酶東北大學碩士學位論文第二=章翻坯合金鋼連鑄成分控制能使一些極易氧化的元素激烈氧化,所以極易氧化的元素加入時間盡量靠后,減少溶解的元素在鋼液中的停留時間f”】。由于原工藝在添加合金成分時,沒有采用分批加入方式,將合金成分一次調整到位,造成合金元素的收得率很低。因此,為了提高合金元素的收得率,叛工藝采用如下方案:(1根據(jù)規(guī)定出鋼量,提前計算所需合金的用量,并準備到位。除毋】、fn】、(vI等易氧化元素外,其它合金在真空畢時于精煉位一次性加入,不易氧化的合金在鋼包及出鋼時分批加入如【Cr】、【Mo、【w】,同時在調整合金成分時做到批量加入,取樣分析后依據(jù)結果再進行成分調整,

4、避免一次性將成分調整到位。蠶1:艇60蒸耄鼉、:J,。、/、023456臺蝴%圖2.2中心裂紋與鋼種合金含量的關系Fig 22Relationship between centef cracks md a玎oy co.tent(2為了保證合金鋼化學成分均勻以及避免澆鑄過程降溫異常引起拉速過快;對于生產(chǎn)合金鋼輔材準備應保證鋼包必須為底吹氬良好、熱態(tài)周轉包。采用以上改進方案后,合金元素的保留率得到顯著的提高,合金成分保留率提高10.6%,如圖2.3所示。 圖2.3合金成分保留率Fis.2.3Alloyretentionrate4合金鋼連鑄氣體含量控制12駐睞撕5丹船牮求鑊塒如 東北大學碩士學位論文

5、第:二章翻坯合金錮連鑄成分控制 琢來現(xiàn)在例24氣體克幕保留率Fig 2,4Gas mtetion rate在臺金鋼冶煉過程中,只有用CaO才能使磷的氧化物P205穩(wěn)定的存在于熔渣rp,從而進行有效的脫磷。用石灰脫磷的反應式為:2fP5(Feoj+4(CaO一(4CaO.P:,Os+5Fe(2-6、脫磷反應的平衡常數(shù)為:石。石萬/,f 蕊l :g 。(27球lP|西口(czgx=40,.06-5715.掰(2.8為了分析問題方便,引入分配系數(shù)印;荔器表示爐渣的脫磷能力。印:K.("AFeOf.俾。o/.五.墮墮血(2-9ys20,從上式可以看出,影響爐渣脫磷的主要因素有爐渣的溫度、成分

6、以及鋼水的成分。1溫度的影響脫磷是強烈放熱反應,低溫使脫磷反應的平衡常數(shù)增大,因而有利于脫磷反戍的進行。但是也不是熔池的溫度越低越好,適當高的熔池潺度可以盡快形成高堿度的爐渣,并改善爐渣的流動性,有利于脫磷反應的進行。2爐渣堿度增加爐渣中CaO含量將使磷的分配系數(shù)增大,因面提高爐渣堿度有利于脫磷。但是若爐渣的中的CaO含董過高,則爐渣變粘而不程于脫磷。因此爐渣應具有適蚺璩H地吣8642礙齟舉*喊簟r 東北大學碩士學位論文第三章圓坯合金鋼連鑄中心裂紋控制第三章圓坯合金鋼連鑄中心裂紋控制3.1概述針對寶鋼電爐分廠現(xiàn)有的生產(chǎn)合金鋼的設備條件,通過實驗室研究及丁業(yè)現(xiàn)場試驗,研究各個連鑄工藝參數(shù)對鑄坯的

7、中,Ii,裂紋的影響,總結出適合電爐分廠設備特點的工藝參數(shù)控制方案,提高低碳中、低合金鋼鑄坯的合格率。在連鑄生產(chǎn)的各類鑄坯缺陷中,中心裂紋是重要的缺陷之一,約占各類缺陷的50%117】。而在合金鋼圓坯連鑄的缺陷中,中。11,裂紋的缺陷達到80%以上,困此, ,p一11,裂紋是本課題所要解決的難點之一。中心裂紋缺陷見圖3.1所示。 圖3,I中心裂紋I Centre cracks ofeastirIg blankFig3連鑄坯的質量決定了最終產(chǎn)品的質量,而連鑄坯中心裂紋是影響鑄坯質量的重要缺陷。鑄坯產(chǎn)生中-11,裂紋,嚴重地影響正常的連鑄生產(chǎn)、鑄坯的后續(xù)加工以及最終產(chǎn)品的質量。防止鑄坯產(chǎn)生中心裂紋

8、,對穩(wěn)定連鑄生產(chǎn)、提高產(chǎn)曲質量具有重要的意義。鑄坯中心裂紋的形成是由于凝固前沿受到拉應力或拉應變的作用。當拉應力超過了凝固前沿鋼的強度或扳應變超過某一臨界值時,凝固前沿就會沿柱狀晶開裂,形成中,11,裂紋18J。這一臨界值既與鋼的應變速率有關,又與鋼的成分(特別是C、S、合金元素等的含量有關。麗鋼所具有的應變抗力則與鋼的組織結構、冷卻凝固條件、高溫力學性能等有關。實際上,中心裂紋的形成是連鑄過程中力2l 本課題針對碳含量較低、合金古量較高的Cr-Mo系列和W-Ti.B系列鋼種,在7鑫鋼電爐廠進行試制,Cr-Mo系列的典型鋼種有1Cr5Mo及10CrM0910.W-Ti一13系列的典型鋼種有T2

9、3及鋼102,其中對1Cr5Mo的試制有4次,對10CrM0910的試制有4次,對T23有3次,對鋼102有4次,以下以1Cr5Mo的第2次試制及鋼102的第4次試制為例,說明改進|1:藝后對改善鑄坯中心裂紋的效果。34.1對于Cr-Mo系列的典型鋼種的試制(”一I:藝方案該輪試制采用的主要工藝參數(shù),見表3.4所示。0.089疊國0捌t8121620聰月面匪囂缸圈3.9條件+下鑄坯溫度分布Fig.39The tempreture distribution atthe fwst eondition圖310條件一下坯殼表面溫度曲線Fig310Thetemprature CUlWeofcasttol

10、gblank surfaceatthefirstcondition 1480 1413 t344 1275 '2'38 f0蛐0000.089螽00.08908121620距彎月面距離Jm圖311條件二下鑄坯溫度分布Fig311The tempreture dis仃ibution at the second condition距弩月面距離舾圖312條件二下坯殼表面溫度曲線Fig312Thetemprature curve ofcastingblank surface atthe second condition 0。089O0。08904B121620距彎月西瓶離抽圖3.13條

11、件三下鑄坯溫度分布Fig.313The ternpreture distribution at the thirdcondition35t510 t425 13勰'211t075 0875ODt5t400 1300惶11t0000m 800D是_東北大學碩士學位論文第j章圓坯合金鋼連鑄中心裂紋控制距弩月面距離脅圖314條件三下坯殼表面溫度陸線Fig 314The temprature curVe ofcasting blank.s;i/face at the third condition表3.4主要工藝參數(shù)的指定Table34The determination ofprocessin

12、g pararnetor(2本輪試驗結果:由陶315可以看出,本輪試驗中心裂紋的合格率小于等于1級的提高r 9334%,有了明顯的提高。蓉 州纂蒜鶩喜0級l級2級3緞4纈中心裂紋等級圖3,15中心裂紋對比Fig.3。15Comparisonofcentercracks娜婚。東北大學碩士學位論文第三章圓坯臺金鋼連鑄中心裂紋控制鑄坯酸蝕后宏觀照片對比,如圖3.16、圖3.17所示。 圖316第一輪試驗Fig 3.16Thephotooffirsttest (3二冷模式對比結果女100.00 囂80.00撼60.00蠡40+002n 00廿n 00蝴1綴圖317第二輪試驗Fi9317The曲otoo

13、fsecondtest2級小于等于1級圖318二冷模式與中心裂紋的關系Fig 318Relationshipbetweenc姚cracks and secondcoolingpa_-.em本輪實驗除Y-冷比水量、四區(qū)水囊分布按流對比以外,其余工藝條件均相同,為了摸索不同二冷工藝對中心裂紋影響,現(xiàn)對二冷模式進行對比分析,從閣3.18可以看出,采用第1種二冷模式對減少中心裂紋較為理想。這恰好與數(shù)值模擬結果相吻合。3.42對于W.Ti-B系列的典型鋼種的試制(1工藝方案該輪試制采用的主要工藝參數(shù),覓表3.5所示。37東北大學碩士學位論史第三章圓坯合金鋼連鑄中心裂紋控制襲3.5主要工藝參數(shù)、盤定Tab

14、le35The determination ofprocessing pammb-.tgr(2本輪試驗結果#瑚 鼬鋤撼鬈舶乓o噘煅繳瀕嘲中瞳璧磚鯫圖319中心裂紋對比Fig319Comparison ofcente*cracks由圖319可以看出,本輪試驗中心裂紋的合格率小于等于3級的提高到8438%,較前一輪有了很大的提高。鑄坯酸蝕后宏觀照片對比,如圖3.20所示。 A:第一輪B:第二輪c:第三輪翻320鑄坯酸蝕宏觀照片對比Fig320Theoornp日fflsonofphotoofcastingblankmacrograph(3二冷模式對比結果38矗80耋60慧40壁20”O(jiān)級l緞2緩3綴

15、4擐中心裂紋等級圖3.21二冷模式對中心裂紋的對比圖Fig.3.21The comparison ofsecond cooling to center cracks從圖3。2l可以看出,比水量為0,35L/kg,有利于改善鑄坯中心裂紋。而且隨著比水量增加鑄坯中心裂紋有惡化趨勢。:藝改進前后軋制鋼管的內表面質量,見圖3.22、圈3.23所示。3.5小結圈3.22改進前內表面質量Fig3,22Thequafityofinnersurface beforeimprovement圖3.23工藝改進后內表面質量Fi93.23Thequalitydinner韻塒hceatXerj瑚弭aV班n螄t 39 爾

16、JE大學碩士學位論文第四章圓坯會金鋼連鑄中心縮扎的控制第四章圓坯合金鋼連鑄中心縮孔控制4.1概述本章通過實驗室研究及進行工業(yè)現(xiàn)場試驗,研究各個連鑄工藝參數(shù)對鑄坯的縮孔的影響,總結出適合電爐分廠設備特點的工藝參數(shù)控制方案,提高低碳中、低合金鋼鑄坯的合格率。在(圓方坯連鑄的各類缺陷中,縮孔是影響鑄坯質量的重要缺陷,也是本課題的主要難點所在。鑄坯縮孔見鼠4.1所示。 圖4.t縮孔Fig.4.1Shrinkage ofcastingblmlk縮孔一般是在液體金屬由澆注溫度降至凝固溫度的過程中,因其自身的液態(tài)收縮和凝固收縮.在金屬內部產(chǎn)生孔洞,此孔洞由于種種原因沒能得到補縮,故在最后凝固的地方形成縮孔,

17、因此,金屬的體積收縮率越大則縮孔也越大;鑄坯產(chǎn)生縮孔還與該銅種的凝固區(qū)間有關,凝固區(qū)問越寬,連鑄過程中,液相穴長度越長,越容易產(chǎn)生縮孔【12】。通過實驗室研究,得到該系歹fj鋼種的凝越區(qū)間為中等溫度范圍的凝固區(qū)間,所以比較容易產(chǎn)生縮孔。另外,通過對產(chǎn)生縮孔的鑄坯取樣,對其進行成分分析,發(fā)現(xiàn)縮孔部位的碳含量屬于包晶鋼碳含量的范圍,因此.雖然該鋼種屬于低碳鋼,但由于碳偏析的原因,使得局部區(qū)域碳含量較高,發(fā)生包晶反應,體積收縮,更加劇了縮孔的發(fā)生率。所以,為了控制縮孔,應控制碳偏析的大小,采取T藝措東北大學碩士學位論文第四章圓垤合金鋼連鑄中心縮彳L的控制施,造成使鋼渡產(chǎn)生同時凝固的條件。4.2影響縮孔的主要工藝因素4.2.1過熱度對縮孔的影響,過熱度是決定等軸晶區(qū)大小的一個重要參數(shù)。過熱度越低,則斷面上產(chǎn)生的等軸晶區(qū)就越大,從而偏析所占面積就越小,經(jīng)過統(tǒng)計,等軸晶率與過熱度的關系,如圖4.2所示。60屯鼴40哩囂200lo20304050過熱寵圖4.2等軸晶率與過熱度的關系Fig4,2Relad蟲ip b|啊蝴烈lIli8xcd cryst