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《钢铁研究总院》 2018年
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汽车面板用IF钢连铸坯大型夹杂物的控制研究

刘启龙  
【摘要】:汽车面板是表面质量要求极为苛刻的品种,随着钢铁企业品种结构调整步伐的加快,马钢加大了汽车面板用钢的开发力度,但由于夹杂物等冶金缺陷导致的冷轧板表面质量问题,成为制约汽车面板规模化和品牌化的主要瓶颈之一。通过氧氮分析仪及ASPEX夹杂物自动分析仪,对马钢汽车面板用IF钢质量现状进行了分析评估;采用物理模拟方法,对汽车板生产过程中间包、结晶器流场进行了优化研究;采用数学模拟方法,对FC结晶器内流场、温度场进行了模拟分析与钉板测速实验,在此基础上,通过工业实验,对冷轧汽车面板生产过程工艺优化效果进行了验证,得如下研究结论:马钢汽车面板用IF钢质量现状分析表明:冷轧板表面夹杂类缺陷主要为结晶器卷渣、气泡+夹杂及Al_2O_3+Al_2O_3-TiOx,所占比率分别为30%、35%、25%,其中1100-1400mm断面铸坯冶金缺陷比例高达10.53%。中间包流场优化研究表明:对挡墙+挡坝组合的矩形中间包而言,挡墙与挡坝之间的钢流通道对中包内钢液流场影响最大,挡坝高度由原设计的230mm优化为300mm,挡墙下端距中包底部距离由原设计的230mm优化为550mm,挡坝与挡墙水平间距有原设计的150mm优化为467mm,中间包内腔相比优化前,钢液平均停留时间增加49.33s;死区体积分数减少6.17%;夹杂去除率提高18.3%。结晶器流场优化研究表明:对宽度为950~2150mm的铸机,所有断面采用同一型式水口是不适宜的,按950~1600mm、1600~1800mm、1800~2150mm来划分采用不同型式的浸入式水口是综合考虑质量和现场使用的较佳方案。FC结晶器内流场、温度场及钉板测速研究表明:FC-MOLDⅡ其磁场强度在结晶器高度方向成”正弦曲线”分布,施加静磁场能改变钢液流动方向,同时影响上、下环流区的分配,上、下部线圈磁场强度保持在(0.6-0.7):1时,钢液流动形态最佳;拉速低于1.6m/min条件下,可考虑不投用FC结晶器。并建立了包含铸坯宽度、浇铸速度、塞棒氩气流量及水口插入深度等因素的FC结晶器工艺控制模型。生产实践表明:(1)中间包内挡坝高度由原设计的230mm优化为300mm;挡墙下端距中包底部距离由原设计的230mm优化为550mm;挡坝与挡墙水平间距由原设计的150mm优化为467mm,RH终点至中间包钢水全氧平均降低值由1.61ppm提高至4.91ppm;(2)浸入式水口由单一型式优化为按铸坯宽度950~1600mm、1600~1800mm、1800~2150mm分别采用不同型式的浸入式水口,1200mm、1600mm、1800mm规格铸坯对应冷轧卷夹杂类表面缺陷比例同比分别下降4.65%、3.10%、0.66%;(3)拉速≥1.6m/min,采用FC结晶器工艺,铸坯表层5mm内,尺寸小于15um的夹杂物数量增多,尺寸在15-50um的夹杂物有减少趋势;(4)按不同拉速采用相应性能指标的结晶器保护渣能提高汽车面板用IF钢连铸坯质量及稳定性。(5)经过四面扒皮的铸坯其一次封闭率明显低于未扒皮的铸坯,在现有工况下,扒皮深度为3-3.5mm是经济可行的;(6)连铸工艺优化后,汽车面板冷轧卷一次封闭率由2014年的6.18%下降至2017年的1.5%,并且稳定性显著提高。
【学位授予单位】:钢铁研究总院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:U466;TF777

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【参考文献】
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