连铸坯皮下气泡缺陷成因及控制
发布时间：2021-10-30 14:20
皮下气泡是连铸坯常见的质量缺陷,严重影响钢材的质量及使用性能。通过对国内部分钢厂生产的连铸坯皮下气泡的缺陷情况进行总结分析,发现一氧化碳气泡缺陷和氩气泡缺陷占很大比例。其次,总结概述了连铸坯皮下气泡缺陷的分布特点,气泡被捕获的机理以及不同类型气泡缺陷的形成原因,发现脱氧不良、水口吹氩工艺、电磁搅拌以及过热度等均会对皮下气泡缺陷造成影响。为降低铸坯皮下气泡缺陷产生的不良影响,提出了控制连铸坯皮下气泡缺陷的有效措施,以期为实际生产提供参考。
【文章来源】：中国冶金. 2020,30(12)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
连铸坯断面皮下气泡分布示意图
此外,金小礼等[26]对钢厂实际生产的铸坯进行取样分析,发现大部分气孔尺寸不超过0.4 mm,且气孔周围有大量枝晶组织,如图2(d)所示。该组织增加了固/液界面的粗糙度,阻碍气泡运动,是气泡被初始坯壳捕获的重要原因[26]。图2[26]所示为气泡被捕获的过程,从图2可以看出,首先,结晶器弯月面底部的钢液因冷却发生凝固,弯月面已凝固的弧形段向钢液内部弯曲,枝晶沿热流方向生长。然后,钢水中的气泡随着钢液运动或上浮至弯月面凝固前沿,因枝晶的存在,使气泡运动受阻。随着枝晶的不断生长,气泡逐渐被其包裹,最后气泡被凝固坯壳吞没,形成皮下气泡。Jin K等[27]采用两种捕获标准对结晶器内氩气泡的捕获进行了数值模拟研究,其一是简单捕获标准,即假定气泡/颗粒接触凝固前沿时立刻被捕获,这也说明采用该标准预测的气泡被捕获数量偏多、捕获率偏高;其二是基于力平衡的高级捕获标准,由Thomas B G等[28]提出。对于小于一次枝晶间距(PDAS)的气泡/颗粒,能够进入枝晶臂之间并被截留捕获。但对于尺寸大于PDAS的气泡/颗粒,高级标准考虑了其接触枝晶时所受的力,如图3[28]所示。Jin K等[27]研究还发现,大尺寸气泡(1 mm≤dp≤5 mm)的上浮去除率高达99.98%,中等尺寸气泡(0.1 mm≤dp≤0.3 mm)的上浮去除率约48.5%,小尺寸气泡(dp<0.1 mm)的上浮去除率约为16.1%。其中,约39%的小气泡和28%的中气泡在距离弯月面0.5 m内被捕获,而大气泡的平均捕获率仅约为0.02%,且捕获位置位于弯月面的顶部区域。
不同尺寸气泡被捕获的程度不同,如图4所示。从图4[27]可以看出,两种捕获标准预测的小气泡(dp<0.1 mm)捕获率均为85%,然而,随着气泡尺寸的增大,大气泡的捕获率急剧下降。在简单的捕获条件下,1 mm气泡的捕获分数为6%,而在高级捕获条件下仅为0.1%,更接近实际生产中的情况。大气泡所受浮力大,在流股作用下容易克服阻力上浮离开固/液界面,也易造成其捕获率低,相反,小气泡所受浮力较小,难以克服阻力离开界面,所以小气泡更易被捕获。图4 不同气泡直径的气泡捕获率
【参考文献】：
期刊论文
[1]吹氩结晶器内钢渣界面氩气泡行为研究[J]. 程常桂,张金磊,陈赢,李阳,金焱. 铸造技术. 2019(10)
[2]含硼钢皮下气泡成因及对策[J]. 温维新,胡勤东,陈常义,王玉民,孙风晓. 连铸. 2019(02)
[3]厚板坯气泡形貌、分布及携带夹杂物的原位分析[J]. 李向龙,李宝宽,刘中秋,牛冉,刘强,任能,徐国栋,阮晓明. 工程科学学报. 2018(S1)
[4]H08A焊条钢工艺及质量控制[J]. 邱涛. 中国冶金. 2018(11)
[5]结晶器内氩气泡分布及钢渣界面波动行为[J]. 卢海彪,程常桂,李阳,杨明磊,金焱. 钢铁. 2018(04)
[6]钢中典型气泡理化特征的基础研究[J]. 韩金昊,张炯明,尹延斌. 炼钢. 2017(05)
[7]1215MS易切削钢铸坯皮下气泡原因分析及改进[J]. 周楠,张志明,刘春林,韦乾永. 连铸. 2017(04)
[8]Q235B中厚板皮下气泡产生原因及控制措施探究[J]. 连妙芳,陆文,赵裕健. 宽厚板. 2016(01)
[9]EMS对板坯表层气泡分布的影响研究[J]. 雷少武,张炯明,董其鹏,苌真真. 炼钢. 2015(02)
[10]含氮双相不锈钢连铸坯皮下气孔研究[J]. 罗辉. 世界钢铁. 2014(04)
本文编号：3466882
【文章来源】：中国冶金. 2020,30(12)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
连铸坯断面皮下气泡分布示意图
此外,金小礼等[26]对钢厂实际生产的铸坯进行取样分析,发现大部分气孔尺寸不超过0.4 mm,且气孔周围有大量枝晶组织,如图2(d)所示。该组织增加了固/液界面的粗糙度,阻碍气泡运动,是气泡被初始坯壳捕获的重要原因[26]。图2[26]所示为气泡被捕获的过程,从图2可以看出,首先,结晶器弯月面底部的钢液因冷却发生凝固,弯月面已凝固的弧形段向钢液内部弯曲,枝晶沿热流方向生长。然后,钢水中的气泡随着钢液运动或上浮至弯月面凝固前沿,因枝晶的存在,使气泡运动受阻。随着枝晶的不断生长,气泡逐渐被其包裹,最后气泡被凝固坯壳吞没,形成皮下气泡。Jin K等[27]采用两种捕获标准对结晶器内氩气泡的捕获进行了数值模拟研究,其一是简单捕获标准,即假定气泡/颗粒接触凝固前沿时立刻被捕获,这也说明采用该标准预测的气泡被捕获数量偏多、捕获率偏高;其二是基于力平衡的高级捕获标准,由Thomas B G等[28]提出。对于小于一次枝晶间距(PDAS)的气泡/颗粒,能够进入枝晶臂之间并被截留捕获。但对于尺寸大于PDAS的气泡/颗粒,高级标准考虑了其接触枝晶时所受的力,如图3[28]所示。Jin K等[27]研究还发现,大尺寸气泡(1 mm≤dp≤5 mm)的上浮去除率高达99.98%,中等尺寸气泡(0.1 mm≤dp≤0.3 mm)的上浮去除率约48.5%,小尺寸气泡(dp<0.1 mm)的上浮去除率约为16.1%。其中,约39%的小气泡和28%的中气泡在距离弯月面0.5 m内被捕获,而大气泡的平均捕获率仅约为0.02%,且捕获位置位于弯月面的顶部区域。
不同尺寸气泡被捕获的程度不同,如图4所示。从图4[27]可以看出,两种捕获标准预测的小气泡(dp<0.1 mm)捕获率均为85%,然而,随着气泡尺寸的增大,大气泡的捕获率急剧下降。在简单的捕获条件下,1 mm气泡的捕获分数为6%,而在高级捕获条件下仅为0.1%,更接近实际生产中的情况。大气泡所受浮力大,在流股作用下容易克服阻力上浮离开固/液界面,也易造成其捕获率低,相反,小气泡所受浮力较小,难以克服阻力离开界面,所以小气泡更易被捕获。图4 不同气泡直径的气泡捕获率
【参考文献】：
期刊论文
[1]吹氩结晶器内钢渣界面氩气泡行为研究[J]. 程常桂,张金磊,陈赢,李阳,金焱. 铸造技术. 2019(10)
[2]含硼钢皮下气泡成因及对策[J]. 温维新,胡勤东,陈常义,王玉民,孙风晓. 连铸. 2019(02)
[3]厚板坯气泡形貌、分布及携带夹杂物的原位分析[J]. 李向龙,李宝宽,刘中秋,牛冉,刘强,任能,徐国栋,阮晓明. 工程科学学报. 2018(S1)
[4]H08A焊条钢工艺及质量控制[J]. 邱涛. 中国冶金. 2018(11)
[5]结晶器内氩气泡分布及钢渣界面波动行为[J]. 卢海彪,程常桂,李阳,杨明磊,金焱. 钢铁. 2018(04)
[6]钢中典型气泡理化特征的基础研究[J]. 韩金昊,张炯明,尹延斌. 炼钢. 2017(05)
[7]1215MS易切削钢铸坯皮下气泡原因分析及改进[J]. 周楠,张志明,刘春林,韦乾永. 连铸. 2017(04)
[8]Q235B中厚板皮下气泡产生原因及控制措施探究[J]. 连妙芳,陆文,赵裕健. 宽厚板. 2016(01)
[9]EMS对板坯表层气泡分布的影响研究[J]. 雷少武,张炯明,董其鹏,苌真真. 炼钢. 2015(02)
[10]含氮双相不锈钢连铸坯皮下气孔研究[J]. 罗辉. 世界钢铁. 2014(04)
本文编号：3466882
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