低合金鋼中厚板連鑄坯熱送裂紋形成及預(yù)防機(jī)理研究.pdf

1、連鑄坯熱送熱裝工藝作為鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的重要技術(shù)，一直以來都受到廣泛關(guān)注，而采用緊湊式布局的鋼鐵企業(yè)，由于鑄坯堆放場地有限，對鑄坯實(shí)施熱送直裝的要求非常迫切。但遺憾的是近年來產(chǎn)量不斷增加的低合金鋼中厚板連鑄坯熱送直裝時軋材表面容易出現(xiàn)微裂紋，這一低合金鋼中厚板坯所特有的問題，已成為制約我國生產(chǎn)中厚板材的大型鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化和節(jié)能降耗的技術(shù)瓶頸。本文以實(shí)現(xiàn)低合金鋼中厚板連鑄坯熱送直裝為目標(biāo)，通過探討提高中厚板坯表面無清理率的關(guān)鍵技術(shù)；

2、分析低合金鋼在不同熱送溫度下組織和合金元素碳氮化物行為特征、低合金鋼熱送過程高溫力學(xué)性能變化規(guī)律以及板坯熱送過程的傳熱和應(yīng)力特征，系統(tǒng)研究熱送裂紋的形成機(jī)理；并在此基礎(chǔ)上，研究低合金鋼中厚板坯經(jīng)在線快冷后熱送直裝的送裝模式對熱送裂紋的預(yù)防情況。綜合以上研究，最終解析低合金鋼中厚板連鑄坯熱送裂紋形成機(jī)理、探索熱送裂紋的預(yù)防機(jī)制，深化對低合金鋼熱送過程金屬學(xué)特征的認(rèn)識，為實(shí)現(xiàn)低合金鋼中厚板坯的熱送熱裝及鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗奠定理論基礎(chǔ)。

3、　　在提高中厚板連鑄坯表面質(zhì)量的研究過程中，首先結(jié)合國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，明確鑄坯表面缺陷的主要類型以及連鑄生產(chǎn)中的主要問題，然后針對現(xiàn)場生產(chǎn)中出現(xiàn)的粘結(jié)漏鋼、鑄坯表面凹坑、縱裂紋、角部橫裂紋等缺陷和問題，分別從提高鋼水潔凈度和可澆性、并通過對結(jié)晶器水口與流場、結(jié)晶器保護(hù)渣、結(jié)晶器和二次冷卻制度等多個方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究和優(yōu)化，明確了鑄坯在連鑄過程產(chǎn)生各種表面缺陷的主要原因，并提出相應(yīng)的技術(shù)方案和改進(jìn)措施對其加以解決，最終實(shí)現(xiàn)了將鑄坯

4、表面無清理率提高到90％以上的目的，為低合金鋼中厚板連鑄坯實(shí)施熱送直裝創(chuàng)造了必要條件。
　　通過模擬研究不同熱裝溫度對低合金鋼高溫力學(xué)性能的影響情況，發(fā)現(xiàn)低合金鋼在γ+α兩相區(qū)溫度熱裝后，當(dāng)加熱溫度升高到鋼的Ac3溫度時，將會出現(xiàn)殘余鐵素體組織呈膜狀沿奧氏體晶界分布的現(xiàn)象，同時合金元素第二相也會以塊狀的Ti、Nb的復(fù)合析出物形式存在于奧氏體晶界，兩方面的因素共同導(dǎo)致低合金鋼熱送直裝過程出現(xiàn)高溫延塑性―口袋區(qū)‖。相對于鋼的高溫塑性，

5、熱裝溫度對鋼的最大抗拉強(qiáng)度影響效果并不明顯，不同送裝模式、不同熱裝溫度條件下，鋼的最大抗拉強(qiáng)度相近，且變化趨勢一致，都是隨著溫度升高而逐漸降低。
　　利用有限元計(jì)算軟件，對低合金鋼中厚板連鑄坯送裝過程中的傳熱情況和應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行了模擬計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果來看，熱送直裝鑄坯在加熱爐升溫階段的前10min內(nèi)，鑄坯表面溫度變化劇烈，且此時鑄坯表面的溫度區(qū)間與低合金鋼熱送直裝時高溫延塑性―口袋區(qū)‖溫度區(qū)間重合。以拉伸試驗(yàn)測得的鋼在不同送裝過程

6、中的最大抗拉強(qiáng)度和臨界應(yīng)變作為依據(jù)，并將其與中厚板連鑄坯裝爐后加熱過程中鑄坯表面畸變能密度或者熱應(yīng)變進(jìn)行比較，可以比較成功的判別熱送裂紋是否產(chǎn)生。對比低合金鋼中厚板連鑄坯不同送裝過程中，鑄坯表面的熱應(yīng)變和畸變能密度的情況，發(fā)現(xiàn)低合金鋼在熱送直裝過程中出現(xiàn)的高溫延塑性低谷是導(dǎo)致熱送裂紋產(chǎn)生的主要原因。
　　采用熱膨脹法測試了低合金鋼的靜態(tài)CCT曲線，通過分析不同冷卻速度下低合金鋼組織的轉(zhuǎn)變情況，同時結(jié)合國內(nèi)某鋼廠現(xiàn)場的情況，確定了低