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《东北大学》 2010年
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提高本钢铸坯质量的生产实践与研究

胡明谦  
【摘要】:随着我国国民经济的发展,各行业对钢材的需求越来越大,对钢材质量的要求也越来越高。连续铸钢是钢材生产流程中的重要环节,控制连铸钢坯质量,对提高最终产品质量具有重要的意义。 本钢炼钢厂从1993年开始实施大规模设备改造,通过技术与装备的革新,产品种类逐年增加,质量逐步提高。然而,与国际、国内先进企业相比,在产品成份、性能、外形、尺寸精度等方面尚存在一定差距。本研究以本钢现有工艺条件为基础,围绕提高汽车板和高强钢铸坯质量,包括铸坯成分控制、内部质量控制、表面质量控制等展开一系列研究。主要内容如下: (1)铸坯高温塑性是与铸坯质量有关的重要参数。本研究选取本钢主要钢种(SPHC、DC01、A36-2、S235-JR、CRA2、DC53D+Z、BG420CL、Q235B)的连铸板坯,在Gleebe-2000型热模拟试验机进行700℃、750℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃高温拉伸实验,测定各温度条件下的真应力-应变曲线,并确定其临界应变,掌握各钢种高温塑性特点。 对所选择的中、低、超低碳钢和微合金钢钢种进行高温塑性模拟研究,测定其高温面塑率、零强度温度及脆化温度区间,分析并提出了适宜的板坯出结晶器及矫直温度,各钢种的合理拉坯速度,为优化工艺参数提供了理论依据。 (2)连铸坯缺陷中约80%为铸坯裂纹。铸坯出现裂纹,既影响连铸机生产率,又影响产品质量,增加生产成本。论文分析了本钢高强钢铸坯产生裂纹的成因和特点,提出应严格控制钢中S质量分数、根据钢种选取过热度、调整拉坯速度和拉矫压力等措施,并进行了试验验证,提出钢水w[s]应控制0.020%,w[Mn]/w[S]≥20,钢水过热度在30℃左右,拉速不超过1.2m/min;高于此拉速时,对过热度、二冷水分配进行调整;连续弯曲连续矫直,控制铸坯矫直温度≥900℃;在确保坯壳生成良好的前提下,相应减少一冷强度;合理匹配各区配水比例。 根据试验结果,对车轮用钢(BG420CL)的连铸工艺参数进行了优化。兼顾本钢生产实际和铸坯质量要求,优选拉坯速度为1.0m/min;确定结晶器和二冷水适宜配水比例;通过添加稀土,夹杂物球化率提高到87.21%以上,铸坯质量显著提高,达到生产要求。 (3)连续铸钢铸坯表面的实物质量水平,直接关系到后序产品的成材率。本钢连铸机自投产以来,铸坯表面裂纹缺陷一直困扰着铸机生产。论文采用六西格玛方法,对连铸过程中各参数进行分析,提出铸坯表面裂纹主要与钢种成份、结晶器振动及水量配比、二次冷却区、铸机辊子状态等因素有关,其实质是结晶器内部诱发形成,在二次冷却区扩展的过程;通过调整结晶器振幅、冷却水量、改变二冷配水模型、控制钢水中的N、S元素,有效控制了铸坯表面裂纹的发生,改善了铸坯质量。 (4)对本钢现有技术装备和生产技术水平进行分析,确定了高级汽车板坯生产的工艺技术流程,制定了包括铁水预处理、炼钢、钢包处理、精炼、连铸、铸坯清理等各个工序的质量控制指标,为生产出合格的高级汽车用板连铸坯打下基础。 (5)要获得高延展性、高r值以及优良表面性能的高级汽车板坯,要求钢中含碳、氮、氧量尽可能低,钢材铸坯侧面和角部振痕尽可能少。论文应用六西格玛管理方法对影响连铸过程的增碳因素进行分析,确定了影响增碳的主要因素为钢包砖衬、开浇渣种类、保护渣种类;在生产中采取了使用无碳砖衬钢包、无碳开浇渣、低碳结晶器保护渣等措施,铸坯增碳量显著降低,超低碳钢连铸工序增碳量小于0.0003%。 论文分析了影响连铸过程的增氮因素,采取了改善密封圈密封、改进中包渣密封效果、改进中间包氩气密封等措施,增氮控制平均水平达到2.8×10-6,合格率达到90.7%,效果明显,经济效益显著。 通过本文的研究,本钢炼钢厂高强钢和高级汽车板用钢的连铸工艺进一步完善,其中高强钢铸坯内部缺陷和表面缺陷显著减少,高级汽车板成分达到国内先进钢厂的水平,铸坯质量显著提高,为企业了创造可观的经济效益。
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