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          釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施

          時間:2020-05-19 14:43:59|來源:2019全國高效連鑄應用技術及鑄坯質量控制研討會論文集|瀏覽:|評論:0條   [收藏] [評論]

          釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施李志丹 鐘云慶 牟小海 王東(成渝釩鈦科技有限公司,四川 內江 641000)摘要:成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠,針對170&times;170mm2斷面方坯連…

          釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施
          李志丹 鐘云慶 牟小海 王東  
          (成渝釩鈦科技有限公司,四川  內江 641000)
          摘要:成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠,針對170×170mm2斷面方坯連鑄機,在澆注低硅低碳鋼時,頻繁發生漏鋼,嚴重影響生產的問題,通過進一步優化配水工藝和保護澆注工藝、控制鋼水溫度,有效控制漏鋼。
          關鍵詞:連鑄,低硅低碳,漏鋼,配水
          前言
              釩鈦科技煉鋼廠方坯連鑄機經改造后,鑄坯斷面160×160mm2由增加至170×170mm2后,在澆注低硅低碳鋼時,由于與之相應的工藝參數未得到及時調整,生產時發生頻繁漏鋼,因處理漏鋼而進行敞開澆注,嚴重影響機時產量和鑄坯質量。
          一、生產現狀
              釩鈦科技煉鋼廠方坯鑄機主要生產的低硅低碳鋼種為H08A、Q195等,澆注時,當鋼水過熱度偏高或拉速較快時,鑄坯出結晶器,易產生縱裂紋,嚴重時發生漏鋼。
          二、低硅低碳鋼漏鋼原因分析
          2.1、鋼水成份的影響
          (1)、碳含量的影響
              盡管H08A、Q195為低碳鋼,但其鋼水碳含量通常為0.06%-0.10%,已接近或達到亞包晶鋼的碳含量。該鋼種在凝固時發生包晶反應,坯殼在結晶器內產生強烈收縮,線收縮量大,坯殼與結晶器壁過早的產生了氣隙,傳熱速率下降,坯殼變薄,在鋼水靜壓力的作用下,鑄坯表面產生縱裂。同時,因氣隙的不均勻,也導致熱流的不均勻和坯殼生長的不均勻,造成坯殼內溫度梯度和應力梯度分布的不均勻,促進了裂紋的形成。

          (2)、S含量的影響
               硫在鋼中屬于易偏析元素,由于硫在鋼中的宏觀偏析,極大降低了鋼的零塑性溫度和比表面能,促進晶界滑移,導致應力集中,形成微裂紋。
          H08A鋼,因S含量為0.010%,Mn含量控制為0.40%-0.50%,錳硫比>40,對鑄坯裂紋的產生沒有影響。而Q195鋼,S含量相對較高,且Mn含量相對偏低,錳硫比較低,對裂紋的產生有一定影響。
          2.2、鋼水過熱度影響
              鋼水過熱度高,結晶器內鋼水凝固推遲,坯殼厚度減薄且坯殼平均溫度升高,在應力不變的情況下,鋼的整體溫度向第Ⅰ脆性區移動,縱裂傾向加重。
          通過對釩鈦科技煉鋼廠33次漏鋼數據統計,其鋼水過熱度平均為28.6℃,偏高,其中過熱度>30℃為15爐,占比45.45%。如表1所示,鋼水過熱度整體偏高,對漏鋼事故影響較大。

          表1  漏鋼時鋼水過熱度
          過熱度(℃) <20 20-30 31-39 ≥40
          次數 3 15 9 6
          占比(%) 9.09 45.45 27.27 18.18
          2.3、結晶器冷卻影響
              結晶器熱工作狀態,可以用結晶器熱流密度指標來體現,其對包晶鋼鑄坯表面縱裂紋發生有重要的影響。
              結晶器熱流密度q為:q=wc△T/S
              w—冷卻水流量,c—水比熱容,△T—進出水溫差,S—結晶器有效傳熱面積
              結晶器彎月面區熱流不均勻,會導致鑄坯坯殼生長厚度不均勻,引起橫向溫度梯度不均勻,產生橫向張應力,從而產生縱裂紋。所以,彎月面區應保持較低的傳熱速率,推遲坯殼δ→γ的相變收縮。
              通過計算,釩鈦科技煉鋼廠生產H08A時,結晶器熱流密度為1.1-1.6MW/m2,但該推導建立在鑄坯坯殼與結晶器壁良好接觸的前提下。一旦結晶器冷卻強度過大,鑄坯在結晶器下部過度收縮,產生氣隙,將會減小有效傳熱面積,結晶器熱流密度會急劇增加,結晶器進出水溫差會因熱流傳遞少而變低。
          2.4、結晶器保護渣的影響
              鑄坯表面縱裂紋與結晶器熱流有關,而結晶器熱流除與結晶器冷卻有關外,還受保護渣熔化行為的影響。當鋼水面的液渣連續不斷滲入到坯殼與結晶器之間的氣隙,在結晶器器壁與坯殼間形成渣膜,才能為坯殼導熱和潤滑提供保障。通常保持合適穩定的渣膜厚度就可以減輕或消除表面縱裂紋,也就需要有足夠的液渣層厚度,保證液渣不斷流入氣隙來穩定渣膜厚度。從理論上說,液渣層厚度是振動行程的1.3-1.5倍,而液渣層厚度取決于保護渣熔化速率、保護渣黏度、拉速和結晶器振動。
              經生產實際測量,澆注H08A鋼時,液渣層厚度僅為3.6mm,無法保證結晶器器壁與坯殼之間形成足夠厚度的渣膜,導熱率下降,坯殼變薄。
          三、控制漏鋼的措施
          3.1、優化鋼水成份,提高鋼水純凈度
              控制H08A碳含量,尤其是精煉爐處理時,嚴控轉爐出鋼碳含量<0.04%,并采用低碳錳鐵,避免合金增碳,LF爐以鋁粒+精碳粉造渣,控制鋼水碳含量<0.08%,避開包晶鋼范圍。
              因H08A精煉過程為避免增硅,不能進行深脫硫,故通過預處理深脫硫的方式,控制鋼水硫含量<0.01%,避免鋼水硫含量過高,造成澆注時產生裂紋。
              鋼水鈣處理結束后,延長軟吹氬時間至8min以上,進一步提高鋼水純凈度,避免澆注過程中因夾雜物而導致坯殼破裂漏鋼。
          3.2、結晶器冷卻調整
              調整結晶器冷卻水流量,降低結晶器冷卻強度,結晶器進出水溫差由6-7℃提高到7-9℃,利用緩冷的方式,減緩鑄坯坯殼的收縮,增加有效傳熱面積,進一步降低結晶器熱流密度。減小縱裂紋產生幾率。
          3.3、過熱度控制
              從分析看,鋼水過熱度對漏鋼影響較明顯,尤其在拉速較高的情況下,高過熱度鋼水漏鋼幾率更大。因此,釩鈦科技煉鋼廠對H08A等鋼水的過熱度加以嚴格限制,通過降低出鋼溫度、氬站處理后軟吹氬調節溫度等措施,保證鋼水過熱度控制在15-25℃的范圍內,既保證鋼水的可澆性,又降低漏鋼幾率。
          3.4、更換專用結晶器保護渣
              釩鈦科技煉鋼廠針對H08A等澆注漏鋼的特點,采用相對高堿度、低黏度、高熔化速率的保護渣。液渣層厚度>5mm,保證了足夠的液渣滲入到坯殼與結晶器器壁縫隙中,提高了結晶器導熱能力,并提供了良好的潤滑,有效減少了漏鋼事故的發生。
          四、結束語
              釩鐵科技煉鋼廠通過對低硅低碳鋼成份優化,提高鋼水純凈度,控制鋼水過熱度,優化結晶器冷卻以及保護渣等措施。在170×170mm2斷面方坯連鑄機拉速2.6m/min的條件下,漏鋼得到有效控制,大幅提升連鑄技術指標。
          參考文獻:

          [1] 張銀強,小方坯連鑄漏鋼原因分析及控制措施,煉鋼,2010

          [2] 蔡開科,連鑄坯質量控制,冶金工業出版社,2010

          [3] 楊吉春,連續鑄鋼生產技術[M].北京:化學工業出版社,2011:59-65

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