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连铸坯质量控制(职建军)

发布时间:

板坯连铸质量控制
郑贻裕 职建军 宝钢股份炼钢厂 2010.11

内容题要
? 宝钢炼钢厂生产工艺流程
? 宝钢连铸机概况 ? 宝钢板坯连铸质量控制

炼钢生产工艺及主要品种
炼铁高炉
油井管钢 锅炉管钢 弹簧钢 高强度低合金钢 钢帘线钢 镀锡板 冷轧板 高强度钢 电工钢 管线钢 IF 钢 镀锌板 船板钢 耐候钢 钢帘线钢 模具钢 冷墩钢 锅炉用钢

一炼钢 单元
钢锭 连铸板坯

二炼钢 单元
连铸板坯

电炉炼钢 单元

小方坯 圆坯

一炼钢生产工艺流程
RH-MFB 高炉 铁水 铁水预 处理 转炉 (BRP) LF RH-OB 废钢
KIP/CAS

受铁

连铸 板坯

热轧厂

模铸 钢锭

条钢厂

二炼钢生产工艺流程
高炉 铁水 前扒渣 铁水预处理 倒 渣 后扒渣 受铁

废钢
RH-KTB

250t转炉 LF 板坯连铸 热 轧 厂

IR-UT

电炉炼钢单元生产工艺流程介绍
废钢 EAF 高炉 铁水 铁水预处理 VD LF 小方坯/圆坯 连铸 钢管厂 条钢厂

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宝钢连铸机概况
连铸机 投产时间 机型 半径 厚度 宽度 1# 1989.7 直弧 9.55 250 900~ 1930 2 5 4 39.39 1.6 2# 2005.6 直弧 9.55 250 900~ 1930 2 5 13 39.39 1.8 M-EMS 3# 2004.12 直弧 10 220,250 ,300 1200~ 2300 2 8 5 34.17 1.7 SR 4# 2006.12 直弧 9.55 230 900~ 1750 2 连续 连续 41.45 2.2 FC-Mold SR 汽车板+ 高强钢 5、6# 1998.4 直弧 9.55 230 900~ 1450 2 7 8 37.39 1.8 PLASMA S-EMS 硅钢 7# 1996.12 弧型 10.05 □160 ?178 ?195 8# 2008.5 弧型 14 □425*320

流 弯曲点 矫直点 机长 最大拉速 特点

6

4

4
17.10 3.3 PLASMA M-EMS 条、管

4
8 0.8 M-EMS SR 钢帘线 轴承钢

主要产品

热轧结构 钢

汽车板

厚板

连铸坯质量

1、连铸坯的纯净度 主要受钢水纯净度、钢渣特性、连铸机机型以及操作工艺参数的影 响。

涉及:铁水预处理、转炉吹炼、出钢挡渣、渣改质处理、二次精炼(脱碳 、脱硫、脱氧、夹杂物去除、夹杂物形态控制)、保护浇铸技术、中间包 冶金技术、结晶器钢流控制技术。

连铸减少夹杂物含量采取的措施

(1)采用下渣检测装置,控*街樟擞筛职魅胫屑浒脑俊
(2)采取保护浇铸,注流保护和首炉吹氩。 (3)促进夹杂物上浮:

· 采用大容量带挡渣堰的中间罐;
· 采用结晶器液面自动控制,; · 采用结晶器电磁技术;

· 采用垂直弯曲型连铸机,促进夹杂上浮;

用户的要求

介在物

1m TON保障

向着m保障改革

典型缺陷

RATIO 7.5 7 6.5 6 5.5 5 15 25 35 45 7.2 6.7 6.4 5.8

RATIO 11 10 9 8 7 6 5 4 15 20 25 30 35 9.2 8.5 7.6 9.4 10.2

2、连铸坯的表面质量 包括纵裂、横裂、角横裂、夹渣、针孔 影响因素: 结晶器保护渣 拉速 浸入式水口结构以及插入深度 结晶器振动参数 结晶器液面控制 吹氩 一冷、二冷

纵裂纹

?连铸板坯表面中心部发生最多; ?长度30mm~10m; ?深度2~70mm; ?铸坯“ 黑皮”状态即容易发现。

连铸坯表面纵裂纹生成机理及防止对策
含碳0.09~0.17%亚包晶钢 连铸板坯纵裂纹发生率显著 高于其他碳含量钢铸坯。

宝钢连铸板坯表面纵裂纹与钢碳含量关系

防止铸坯表面纵裂纹的要点: ? 坯壳迟缓凝固造成的凹陷伴随的粗大纵裂纹; ? 结晶器均匀缓冷减少坯壳不均匀性; ? 二冷均匀缓冷防止裂纹扩展。 采取的对策: ? ? ? ? ? ? ? ? 保护渣均匀流入; 采用较高凝固温度、结晶温度保护渣; 液面波动控制; 适当控制拉速; 控*峋鞯娜攘髁浚 Mn/S比; 气水二冷; 二冷自动控制。

在减少纵裂纹方面对保护渣操作的要求:
?铸坯-结晶器壁间的均匀流入; ?铸坯-结晶器壁间保护渣膜的合理物性 来控制传热。

铸坯-结晶器壁间的均匀流入
?保护渣物性(粘度、熔化 温度、熔速); ?钢水表面液渣层高度; ?拉速、振动参数等。

角横裂纹

?发生在铸坯角部振痕底部; ?长度5~20mm; ?深度?5mm; ?铸坯“ 黑皮”状态不易发现。

横裂、角横裂的成因:

?振痕(缺口效应、杂质富集);

?钢中Al、Nb、V等碳、氮化物析出,增加了 钢的脆性;
?二冷温度控制模式不当,铸坯表面温度进入 脆性温度区;

?矫直应力。

防止横裂、角横裂的对策
? ? ? ? ? ? ? 减小振痕深度、增大振痕曲率半径; 减小结晶器钢水液面波动; 减小结晶器铸坯摩擦力; 提高铸机对弧、对中精度; 减少钢中氮含量,控制碳、氮化物析出; 采用合适的二冷温度模式; 矫直温度避开钢的脆性温度区。

表面夹渣的成因:
?浇铸过程结晶器保护渣流动性恶化; ?保护渣吸收浮渣和夹杂物能力降低 ?结晶器钢水表面波动大 。

防止夹渣措施: ?钢的洁净化; ?浇铸过程结晶器保护渣Al2O3 含量低于20%; ?控*峋鞲炙砻娌ǘ

江见俊彦,铁と钢,60(1974),981

皮下气孔 危害: ? 暴露在表面(清理、轧钢氧化)造成 冷轧板表面裂纹; ? 皮下未暴露的在退火或镀锌时造成 冷轧板“鼓包”blister。

皮下气孔的成因: ? 主要是钢水流中吹入的Ar泡被凝固 坯壳捕捉造成的。 ? 多数气孔中含夹杂物,与卷渣也有关。

3、连铸坯的内部质量

包括内裂、中心裂纹、中心偏析、中心疏松、等轴晶
影响因素: 钢水过热度 拉速 电磁搅拌 二次冷却 铸机开口度、弧度 轻压下

管线钢
1、大管径、高压输送 2、抗高寒及腐蚀要求
昼夜温差变化最大 可达30~40℃; 冬季最低达-30℃以

下,夏季可达70~80℃

3、海底管线的厚壁化
风、浪 和地震等环

境载荷,冲击力大且频繁

管道发展对管线钢的要求 由于管道工作环境的变化,对管线用钢的发展提出如下要求 :

(1) 足够高的强度。
随着输送压力的提高,管线钢的强度要求也越高, 导致设计钢级也不断提高。钢级提高后可以减少壁 厚,减少用钢,降低工程费用。

(2)

足够好的低温韧性和韧脆转变特性 超高韧性管线钢随之产生。

(3) 较高抗腐蚀性、抗氢诱裂纹(HIC)要求,防止由于 腐蚀、裂纹产生而导致管线失效。 (4) 低夹杂物、高纯净度钢质。提出纯净管线钢, 磷、硫的含量越来越低,充分去除夹杂物。

内部裂纹:
■ 中间裂纹 ■ 对角线裂纹 ■ 矫直弯曲裂纹 ■ 中心裂纹 ■ 角部裂纹

内部裂纹是凝固前沿发生的,所以也称为凝固界面裂纹。

内部裂纹产生的原因 - 在冷却、弯曲和矫直过 程,铸坯凝固界面变形 率超过临界变形率(0.2%)。

铸坯内部变形包括:
■ 铸坯鼓肚产生的内部变形; ■ 带液芯矫直变形; ■ 辊子对弧、对中不好造成的内部附加变形; ■ 拉坯力、热应力造成的附加变形; ■ 辊子弯曲造成的变形。

中间裂纹
多发生在方坯 厚度的1/4处, 并垂直于铸坯 表面。

中心线裂纹
主要发生在板坯,是凝固末期铸坯心部没有钢水 补缩造成的。

中心偏析
中心偏析严重影响 钢材的Z向性能 、 抗HIC性能、焊接 性能等。
中心偏析是在凝固 最后阶段,钢收缩 引起的最后部分钢 水液流动造成的。

影响中心偏析的因素: ■ 浇铸温度 ■ 拉速 ■ 磷、硫含量 ■ 辊子状态 ■ 冷却水量

减轻连铸坯中心偏析的对策: ■ 降低杂质含量 ■ 强的二冷 ■ 严格辊缝管理 ■增加辊子的刚度 ■ 电磁搅拌 ■ 轻压下

轻压下技术是将凝固终点附*辊列的收缩锥度 由常规铸机的0.2mm/m左右增加到0.8~1.4mm/m, 以补偿钢水凝固造成的收缩,消除由此引起的 钢水流动,使中心偏析显著减轻。

SR

NO SR

70

60

59 52.5

Baosteel CC4 " Soft Reduction tests" Centre line evaluation Profile A - 80% solid fraction (samples evaluated 79)

50

47.5

NO SR Thick 230 mm SR Thick 225 mm

Samples %

40

30

28

20

10

8 3

0 1 2 3 Baosteel's Centre line Evaluation 4

谢谢!




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