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连铸板坯中间裂纹防止的研究

石中雪  
【摘要】:目前,如何在保证铸坯表面质量的前提下提高内部质量,特别是防止影响最终产品轧制性能的严重中间裂纹的出现,是电炉→板坯→中厚板冶金工艺路线存在的普遍问题。本研究结合安钢第一炼轧厂电炉→板坯工艺路线的生产实际,研究了连铸板坯典型钢种的高温力学性能变化规律,具体分析了钢中化学成分特别是氧、硫、磷等杂质元素对钢的高温力学性能的影响,并根据安钢第一炼轧厂近年来的批量生产情况和试验数据及相关工艺参数的研究,具体分析了钢中碳、硫、磷等元素含量以及钢中铝含量对连铸板坯中间裂纹的影响。结合连铸板坯凝固过程的二冷DYNACS冷却模型模拟计算和铸坯射钉法实测铸坯凝固过程的凝固厚度,分析了连铸主要工艺参数对连铸板坯中间裂纹生成、扩展的影响,同时结合连铸板坯生产实践,阐明了连铸设备维护不良对连铸板坯中间裂纹的异常影响。最后,根据安钢第一炼轧厂炼钢、连铸生产实践及相关理论分析,提出了防止连铸板坯中间裂纹出现、扩展的措施。 通过对安钢第一炼轧厂生产的16Mn、Q235、船板钢、含钒微合金化钢和含铌微合金钢等典型钢种连铸坯高温延塑性能的研究,得出了脆性区试样发生脆裂的机理,第Ⅰ脆性温度区断裂主要是由于高温下晶界处富集氧、硫等杂质导致的晶界熔化、第Ⅱ脆性区是晶界处存在的FeS、Fe(S,O)杂质的熔化导致晶界处开裂。 通过钢中碳、硫、磷等元素的含量对铸坯中间裂纹产生和随后的扩展程度的影响的研究,表明钢中硫、磷等杂质元素的含量及晶间偏析对中间裂纹的产生起着决定性的作用,是铸坯产生中间裂纹的内因,尤其是硫含量,其影响更为直接。而连铸工艺参数如辊缝收缩、二次冷却、浇注速度、钢水过热度及设备精度等对铸坯中间裂纹影响的试验研究表明,其对裂纹的产生和随后的扩展也均有不同程度的影响,是裂纹产生和扩展的外因。因此,要防止板坯中间裂纹的产生,必须控制钢中硫、磷等杂质元素的含量,优化相关的连铸工艺参数,保证设备正常运转及精度。


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