连铸板坯的高温性能研究及二冷制度优化

摘要

连铸作为当代钢铁生产的组成部分，为提高生产率、改善产品质量起到了重要的作用；连续铸钢的高效化生产也为国际钢铁产量的逐年增加做出了巨大的贡献。然而连铸生产中却始终存在着一定的产品质量问题，尤其是铸坯裂纹的出现。铸坯裂纹产生的主要原因和其高温性能密切相关，因此，需要研究连铸坯的高温力学性能和高温物理性能，为连铸工艺优化和模拟提供基础参数，以此来改善产品的质量。
　　根据某钢厂4号板坯超低头连铸机生产的200mm×1400mm断面连铸坯具体情况，采用Gleeble-1500D热/力模拟试验机详细的测试了700℃到1000℃之间钢种A连铸坯分别在100℃/min、200℃/min、300℃/min和钢种B连铸坯分别在100℃/min、300℃/min、600℃/min冷却速率下的高温力学性能参数。随着拉伸实验中冷却速率的增大，铸坯高温强度逐渐减小但不明显，当冷却速率增大到一定值后，强度不再减小；大冷却速率降低了铸坯的塑性，塑形曲线的低温塑性区范围在扩大，最低塑性点向低温区移动。同时两个铸坯的矫直点需要控制在1000℃以上来避开二次脆性温度区间。采用扫描电镜观察试样断口，发现冷却速率的增大，两个钢种连铸坯的内部树枝晶生长的过快，断口处可以看到很大的枝晶。同时铸坯内部的组织转变在晶界间铁素体数量增多且分布不均匀，也进一步的降低铸坯塑性。
　　使用DIL409热膨胀仪和STA449同步热分析仪，测试了钢种A和钢种B连铸坯的高温物理性能参数。得到钢种A和钢种B连铸坯的热膨胀参数、热膨胀系数、热容及DSC随温度变化的曲线。
　　本文结合某钢厂4号板坯超低头连铸机的结构和相应工艺特点，建立适合该连铸机板坯连铸传热数学模型；使用已测得的典型钢种A和钢种B连铸坯高温性能参数，对其二次冷却工艺制度进行仿真优化分析。借助高温性能的变化规律，详细的分析了连铸坯原有二次冷却工艺制度的缺点，提出降低矫直段的冷却强度、提升铸坯温度的措施。通过现场应用结果表明，矫直段低的冷却强度对降低铸坯质量有不错的效果。

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1 绪 论

1.1 连铸坯裂纹

1.2 连铸坯高温性能

1.3 二次冷却技术

1.4 课题研究的意义及主要内容

2 连铸板坯高温力学性能研究

2.1 连铸坯高温力学性能实验方法

2.2 钢种A高温力学性能测试结果及断口形貌分析

2.3 钢种B高温力学性能测试结果及断口形貌分析

2.4 本章小结

3 连铸坯高温物理性能研究

3.1 连铸坯高温物理性能试验方法

3.2 钢种A连铸坯高温物理性能试验测试结果

3.3 钢种B连铸坯高温物理性能试验测试结果

3.4 本章小结

4 板坯连铸传热数学模型

4.1 板坯连铸机设备及二冷结构主要参数

4.2 板坯连铸二维传热数学模型

4.3 板坯连铸二维传热模型计算及仿真结果验证

4.4 本章小结

5 板坯连铸二次冷却工艺制度优化

5.1 某钢厂4号板坯连铸坯质量评估

5.2 原有二次冷却工艺制度分析

5.3 二次冷却工艺制度优化及分析

5.4 优化二次冷却工艺制度后产品质量

5.5 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献