低碳微合金钢铸坯角部横裂纹控制研究

发布时间：2020-08-22 08:41

【摘要】：连铸坯角部横裂纹是常见的铸坯表面缺陷,而高发生率的角部横裂纹已经成为影响低碳微合金钢连铸坯质量和连铸生产顺行的重要因素,本文以国内某钢厂2#板坯连铸机生产的低碳微合金钢为研究对象,进行了连铸坯角部横裂纹宏观及微观形貌表征研究；判定连铸坯角部裂纹发生温度区间研究：不同成分及冷却模式条件下试验钢种连铸坯高温热塑性能研究：试验钢种连铸坯温度场数值模拟计算及优化研究：以及基于角部横裂纹控制的二冷优化工业试验。首先运用Micro-CT对角部横裂纹三维形貌进行了三维,相对二维观察,三维观察更能真实反映裂纹在连铸坯内的具体情况,可观察到裂纹尖端形貌、裂纹沿晶界的扩展情况以及裂纹内部各部分间的关联性。对裂纹附近的成分及微观组织进行了分析,裂纹内部存在有氧化铁层、裂纹所在的晶界处生成了厚度超过50μm的先共析铁素体网膜、裂纹附近组织被细化以及未发生脱碳现象均表明试样钢种铸坯角部横裂纹均发生在二冷区。通过对角部横裂纹进行剖析,建立一种根据角部横裂纹附近金相组织来预测角部横裂纹发生温度范围的方法,主要研究微观组织包括裂纹与枝晶、裂纹附近的脱碳、裂纹附近组织的大小、裂纹附近组织的对称性等。高温热塑性研究结果表明调节碳含量、增加钛含量均可有效改善试验钢种的高温热塑性。钢中加钛的作用有两方面,一方面在高温区生成的铝钛氧化物可作为塑坑的核心,促进延性断裂的发生,另一方面铝钛氧化物、氮化钛的生成可减少氮化铝的生成。工业试验亦表明加钛能有效减少铸坯角部横裂纹的发生。快冷模式下钢种的脆性温度区间最宽,复合冷却模式次之,慢冷模式的最窄：慢冷模式有利于在高温区获得尺寸更为粗大的析出物,快冷模式有利于在低温区获得细晶组织：采用高温区弱冷+低温区强冷的复合冷却模式可同时获得较为粗大的析出物及细晶组织。单独存在于奥氏体晶界的铁素体对钢种的热塑性能影响显著,沿晶铁素体膜厚度值越大,表征钢种塑性的试样断面收缩率RA值越小,当铁素体膜厚度大于5μm时,铁素体膜厚度与RA值几乎呈线性负相关,反之,则几乎没影响。对试验钢种连铸二冷条件进行了数值模拟计算优化并进行了相关工业试验,针对某钢厂2#板坯直弧形连铸机,在保证不恶化铸坯内部质量的前提下,采用弱冷+强冷的复合二冷模式能有效减少铸坯角部横裂纹的发生：优化后的二冷模式取代了原二冷模式应用于实际生产。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF777

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本文编号：2800481