103含钒高氮钢连铸大方坯质量控制技术9-27


    含钒高氮钢连铸方坯质量控制技术研究
    陈 永12 吴国荣2朱苗勇1
    (1 东北学材料冶金学院辽宁 沈阳 1100042 攀枝花钢铁研究院材料研究四川 攀枝花 617000)

    摘 :针攀钢高强耐候乙字钢连铸方坯外表凹坑缺陷中心疏松中心偏析中心裂纹等部缺陷通降低结晶器冷强度优化结晶器宽窄面水量分配延长喷水冷区长度适增连铸水量调整二冷区回路水量分配例方法优化YQ450NQR1方坯连铸冷制度生产应说明高强耐候乙字钢方坯质量明显提高外表凹坑缺陷率3722降287中心疏松评级≤10级例7971增9070中心偏析<05级例145增4419中心裂纹例3913增6279攀钢开发生产屈服强度450MPa级高强度耐气腐蚀乙字钢提供高质量铸坯
    关键词 含钒高氮钢耐候钢方坯连铸结晶器冷二冷控制

    Research on Quality Control for Continuous Bloom Casting of Highnitrogen and Aluminum Steel
    CHEN Yong12 WU Guorong2 Zhu Miaoyong1
    (1School of materials and Metallurgy Northeastern University Shenyang 110004 liaoning China 2 Department of Material Research Panzhihua Iron and Steel Research Institute Panzhihua 617000 Sichuan China)

    Abstract:The primary cooling intensity was decreased and water distribution of mold wide and narrow faces was optimized in order to reduce surface depression of bloom The length of secondary cooling zones and the specific water flow were increased and the water flow distribution among the secondary cooling zones was adjusted to eliminate central defects such as central porosity central segregation and center line cracks The operation shows that the proportion of surface depression decreased from 3777 to 741 while the proportion of central porosity which is ≤10 increased from 7971 to 9070 central segregation which is <05 increased from 145 to 4419 and center line cracks which is free increased from 3913 to 6279 The qualified blooms are delivered to produce 310 Zbeam which Rel is≥450MPa
    Key Words:highNitrogen and Vanadium steel atmospheric corrosion resistant steel continuous bloom casting primary cooling secondary cooling control

    1 前言
    着国铁路高速重载化制造火车梁材料——高强度耐气腐蚀乙字钢强度耐气腐蚀低温击性等质量指标求越越高2004年元月攀钢采钒氮合金开发屈服强度450MPa级高强度耐气腐蚀乙字钢利通铁道部认证攀钢国率先批量生产高性乙字钢厂家该钢种成分中CuCrNiAlVN元素含量较高碳含量正处包晶反响区独特成分决定该钢种浇铸难度[12]钢中[C][Cu][Cr][Ni][Al][V][N]铸坯外表质量皮质量影响较尤含钒含铝高氮钢高温固溶[Al][V]温度降低时AlNV(CN)形式奥氏体晶界呈动态析出静态析出增加应力集中源裂纹敏感性[34]尤弧形铸机铸坯矫直时弧受张应力振痕缺口效应产生应力集中加速裂纹形成扩展[56]
    针攀钢YQ450NQR1钢360mm×450mm方坯外表凹坑凹槽缺陷中心疏松偏析裂纹等部缺陷较严重问题优化完善YQ450NQR1乙字钢方坯连铸冷工艺制度明显提高方坯外表质量部质量连铸坯轧成乙字钢缺陷率零攀钢〔集团〕公司厚利产品正常生产稳固该产品市场领先位提供重技术支撑
    2 原工艺条件高强耐候钢铸坯质量状况
    21 外表质量
    2006年4~7月摊检1743支YQ450NQR1高强耐候乙字钢方坯结果说明铸坯外表质量总体良局部铸坯外表存轻微凹陷凹槽缺陷铸坯外表缺陷率3722时时局部铸坯切割端面较严重肉眼见中心裂纹缺陷中心裂纹缺陷发生率高达4498
    22 部质量
    2006年4~7月69支YQ450NQR1乙字钢方坯进行低倍检验结果见表1表1见YQ450NQR1铸坯存较严重中心裂纹中间裂纹等部缺陷
    表1 原工艺条件YQ450NQR1钢铸坯低倍组织检验结果
    Table 1 The results of sulphur print and macrographic examination for bloom 310 Zbeam
    部 缺 陷 评 级 级
    中心疏松
    中心偏析
    中心缩孔
    中心裂纹
    中间裂纹
    角部裂
    05~20
    ≤10(80)
    0~10
    ≤10(100)
    0~25
    0(87)
    0~30
    0(39)
    0~15
    0(86)
    0~15
    0(74)
    注:分子表示评级范围分母表示评级≤100级例
    3 结晶器冷制度
    31 结晶器冷制度优化方案
    攀钢360mm×450mm断面尺寸方坯外表缺陷凹坑凹槽连铸拉速较低结晶器区域冷偏强均匀关采弱冷方式优化方坯连铸结晶器冷制度减少弯月面区域铸坯早度收缩引起铸坯外表缺陷优化前结晶器冷制度见表2
    表2 方坯连铸结晶器宽窄面水量分配
    Table 2 Optimization of primary cooling control scheme for 310 Zbeam
    冷方案
    宽面单侧水量L·min1
    窄面单侧水量L·min1
    原冷制度
    1125
    880
    优化方案1
    1025
    810
    优化方案2
    900
    750
    32 结晶器冷制度结晶器热流分布影响
    连铸结晶器冷制度优化前铸机典型拉速YQ450NQR1乙字钢结晶器热流见表3表3见通适降低结晶器冷水量减弱结晶器区域铸坯冷强度减结晶器热流利实现铸坯结晶器冷均匀减少冷偏强产生铸坯外表缺陷提高铸坯外表质量
    表3 典型工艺条件结晶器热流分布
    Table 3 Distribution of average heat flux of mold in continuous bloom casting
    结晶器冷制度
    拉速 m·min1
    结晶器窄面热流kW·m2
    结晶器宽面热流kW·m2
    原冷制度
    049
    845~847
    940~953
    优化方案
    045
    828~834
    864~877
    优化方案二
    047
    806~809
    850~868
    33 结晶器冷制度凝固坯壳厚度影响
    方坯连铸结晶器冷制度优化前采FeS示踪剂〞法标定结晶器高度方凝固坯壳厚度见图1距结晶器弯月面300mm处铸坯横截面凝固坯壳厚度见图2图1图2见通适降低结晶器冷水量改善铸坯结晶器冷均匀性促进初生坯壳厚度均稳定生长减少坯壳厚薄均坯壳薄弱处产生铸坯外表缺陷提高铸坯外表质量

    (a) 铸坯宽面 (b) 铸坯窄面
    图1 结晶器长度方凝固坯壳厚度分布
    Fig1 Distribution of solidified shell thickness along the height of bloom

    (a) 铸坯宽面 (b) 铸坯窄面
    图2 距结晶器弯月面300mm处铸坯横截面凝固坯壳厚度分布
    Fig2 Solidified shell thickness of the crosssection bloom
    34 结晶器冷制度铸坯外表凹坑缺陷影响
    方坯连铸结晶器冷制度优化前铸坯外表凹坑凹槽缺陷见图3图3见优化结晶器冷制度减轻铸坯外表缺陷

    图3 结晶器冷制度铸坯外表缺陷影响
    Fig 3 Influence of primary cooling scheme on surface depression of bloom
    4 连铸二冷制度
    41 连铸二冷制度优化方案
    针攀钢方坯连铸机低拉速条件喷淋冷区长度偏短(V区未铸坯实施喷水冷)导致冷区5区空冷段铸坯外表回热造成铸坯产生中心裂纹中心疏松质量问题采延长喷水冷区长度适增连铸水量调整二冷区回路冷力水量分配例方法优化YQ450NQR1方坯连铸二冷制度优化方案见表4连铸二冷制度优化前二冷区YQ450NQR1钢方坯外表温度实测值分布见图4图4见连铸二冷制度优化改善二冷区铸坯温度分布均匀性凝固末期铸坯外表回热速率1414℃m降859℃m利防止减轻铸坯冷缺乏铸坯外表回热造成铸坯中心裂纹中心疏松等部缺陷
    表4 YQ450NQR1方坯连铸二冷制度优化方案
    Table 4 Optimization of secondary cooling control scheme for 310 Zbeam
    拉速 m·min1
    二冷
    工艺
    喷水冷

    水量L·kg1
    二冷区水量分配例
    1区
    2区
    3区
    4区
    5区
    04
    优化前
    1~4区
    0335
    2073
    2503
    1945
    3479
    0
    04
    优化
    1~5区
    0375
    1855
    2343
    1741
    2489
    1573
    05
    优化前
    1~4区
    0296
    1874
    2466
    1863
    3797
    0
    05
    优化
    1~5区
    0332
    1672
    2532
    1662
    2517
    1618

    图4 连铸二冷区铸坯外表温度实测值
    Fig 4 The measured surface temperature in secondary cooling zones
    42 连铸二冷制度铸坯中心缺陷影响
    连铸二冷制度优化前YQ450NQR1方坯中心疏松中心偏析中心裂纹评判级影响见表5表5见连铸二冷制度优化方坯中心疏松中心偏析中心裂纹明显减轻中心疏松≤10级例7971增9070中心偏析<05级例145增4419中心裂纹例3913增6279
    表5 连铸二冷制度方坯中心缺陷影响
    Table 5 Influence of secondary cooling scheme on central defects of bloom 310 Zbeam
    评级级
    25
    20
    15
    10
    05
    00
    中心疏松
    优化前(n69)

    435
    1594
    5217
    2754

    优化(n43)


    93
    4419
    4651

    中心偏析
    优化前(n69)



    1739
    8116
    145
    优化(n43)



    3256
    2326
    4419
    中心裂纹
    优化前(n69)
    145
    145
    435
    1159
    4203
    3913
    优化(n43)



    233
    3488
    6279
    5 YQ450NQR1方坯连铸冷制度优化生产应效果
    51 方坯外表质量
    2006年8月优化调整YQ450NQR1方坯连铸结晶器冷制度二冷制度攀枝花新钢钒股份提钒炼钢厂推广应2006年8月~2007年4月YQ450NQR1钢方坯摊检情况见表5表5见铸坯外表缺陷凹坑凹槽缺陷极少局部铸坯外表存裂缺陷铸坯外表缺陷率9703时铸坯切割端面肉眼见中心裂纹缺陷率明显降低优化前4497降优化1637连铸二冷制度优化总体说YQ450NQR1钢方坯外表质量良
    表4 连铸冷制度优化YQ450NQR1钢方坯摊检结果
    Table 4 Surface quality of bloom 310 Zbeam after optimizing cooling control scheme
    摊检支数支
    外表裂支数

    外表凹坑凹槽支数支
    铸坯切割端面中心裂纹支数支
    外表缺陷率
    中心缺陷率
    8770
    8
    252
    1436
    9703
    8363
    52 方坯部质量
    2006年8月~2007年4月108炉YQ450NQR1钢方坯进行硫印低倍组织检验检验结果见表5
    表5 连铸冷制度优化YQ450NQR1钢方坯硫印低倍组织检验结果
    Table 5 The results of sulphur print and macrographic examination after optimizing cooling control scheme
    部 缺 陷 评 级 级
    中心疏松
    中心偏析
    中心缩孔
    中心裂纹
    中间裂纹
    角部裂
    05~15
    ≤10(93)
    0~10
    ≤10(100)
    0~10
    ≤10(100)
    0~10
    ≤10(100)
    0~10
    ≤10(100)
    0~10
    ≤10(100)
    注:分子表示评级范围分母表示评级≤10例
    见连铸冷制度优化YQ450NQR1高强耐候钢方坯外表凹坑凹槽缺陷率3777降287方坯中心疏松中心偏析中心缩孔中心裂纹中间裂纹角部裂评判级均≤10级例达93局部缺陷评判级05级05级时研究结果说明连铸方坯轧成乙字钢屈服强度Rel≥450MPa抗拉强度Rm≥550MPa延伸率≥21例达9907晶粒度≥75级低温检验乙字钢V型缺口击性良击功≥23J例达9944击功≥50J例达75满足铁道货车高强度耐气腐蚀热轧310乙字型钢技术条件求
    6 结
    (1) 针攀钢YQ450NQR1高强耐候乙字钢连铸方坯质量缺陷制定合理高强耐候乙字钢连铸冷工艺制度明显提高乙字钢方坯外表质量部质量方坯外表缺陷率达97方坯中心疏松中心偏析中心缩孔中心裂纹中间裂纹角部裂评判级均≤10级综合例达93连铸方坯轧成乙字钢成品质量性指标完全达铁道货车钢技术条件求
    (2) 通降低结晶器冷强度优化结晶器宽窄面水量分配减少铸坯外表凹坑凹槽提高YQ450NQR1高强耐候乙字钢方坯外表质量铸坯外表凹坑凹槽缺陷率3722降287
    (3) 通适增连铸水量优化二冷区回路水量分配例YQ450NQR1高强耐候乙字钢方坯中心疏松评级≤10级例7971增9070中心偏析<05级例145增4419中心裂纹例3913增6279
    参考文献:
    [1] 程德富 建中 高耐候310乙字钢试制 [J] 包钢科技 2004 (8) 29~37 43
    [2] Y S Mintz I J Jones Hot Ductility of Steel and Its Relationship to the Problem of Transverse Crack During Continuous Casting [J] International Materials Reviews 1991 36 187~198
    [3] 吴冬梅 王新华 刘新宇等 中碳铝硅镇静钢连铸坯高温延塑性[J] 北京科技学学报 1996 (4) 325~329
    [4] 肖峰 徐楚韶 赵克文等 600~1200℃温度钒钢热塑性影响[J] 钢铁钒钛 1998 (2) 2~5
    [5] B Mintz J M Arrowsmith Hot Ductility Behavior of CMnNbAl Steels and its Relationship to Crack Propagation during the Straightening of Continuously Cast Strand [J] Metals Technical 1979 (1) 24~31
    [6] B Mintz The Influence to the Problem of Composition of Transverse on the Hot Cracking [J] ISIJ International 1999 (9) 833~855)
    [7] 文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传

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    文档贡献者

    天***猩

    贡献于2024-04-24

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