Q345E钢Φ600mm大圆坯生产工艺及质量控制研究

摘要

Q345E钢属于一种性能良好的低合金高强度结构钢。承德建龙特殊钢有限公司主要生产横断面Φ600mmQ345E连铸圆坯,用于制作大直径法兰。由于铸坯横断面大,生产质量难以稳定控制,铸坯内、外部质量问题较多。本文针对生产的Q345E钢Φ600mm大断面圆坯,开发“铁水预处理→提钒转炉→转炉半钢冶炼→LF炉精炼→VD真空精炼→圆坯连铸→缓冷→检查清理→质量检验→合格入库”的工艺流程,控制铸坯质量;并通过ProCAST模拟软件建立铸坯凝固宏观温度场模型,模拟不同过热度、拉速以及二冷区比水量对铸坯凝固过程温度场影响,运用射钉法来验证并修正模型,得到结论如下:
　　(1)炼钢过程中,主要严格控制碳、硅、锰、磷、硫、钒等元素及夹杂物的含量;通过优化脱氧制度、转炉出钢采用滑板挡渣及预熔渣渣洗、留钢出钢等方式,控制氧及夹杂物含量;VD炉中采用合适吹氩量、真空度及保真空时间来控制溢渣及脱氢率;生产过程系统实行低温控制,连铸过程保持恒拉速、恒温度、恒液面等三恒稳态浇铸,并且全程保护浇铸,采取结晶器电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌的技术,保证铸坯质量。
　　(2)连铸过程中,利用ProCAST软件,对Q345E钢Φ600mm大断面圆坯连铸凝固过程进行模拟,结果与工业射钉实验相吻合,证明用ProCAST模拟铸坯凝固规律的模拟计算结果可信。为保证铸坯内部质量,根据模拟结果,Q345E钢Φ600mm大圆坯适宜的连铸工艺参数为过热度10-30℃、拉速0.22m/min、二冷区比水量为0.08L/kg。
　　(3)采用65t LD-LF-VD-Φ600 mm CC工艺,可成功生产质量优异的风电法兰用Q345EΦ600 mm连铸圆坯。钢的化学成分符合标准要求,铸坯表面无明显冷疤、鼓肚等表面缺陷;碳偏析≤1.09,中心疏松1.0级,中心缩孔0.5级,内部质量良好;保证风电法兰-50℃低温冲击功超过100J,一致满足标准要求。

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第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 连铸圆坯的质量问题

1.3 圆坯连铸工艺的国内外发展现状

1.4 本课题的提出

1.5 研究的背景目的与意义

第二章 Q345E钢Φ600mm大圆坯生产工艺设计

2.1 钢厂生产条件

2.2 技术要求

2.3 化学成分设计

2.4 工艺流程设计

第三章 Q345E钢冶炼工艺

3.1 转炉冶炼工艺优化设计

3.2 LF炉精炼

3.3 VD炉真空处理

3.4 本章小结

第四章 圆坯连铸凝固过程的数值模拟

4.1 连铸机的生产条件

4.2 大圆坯凝固传热宏观数学模型

4.3 浇铸参数对凝固传热规律的影响

4.4 连铸工艺优化

4.5 本章小结

第五章 Q345E钢Φ600大圆坯生产实践

5.1 化学成分

5.2 Q345E钢圆坯表面质量

5.3 Q345E钢圆坯的内部质量

5.4 力学性能测试

5.6 Q345E钢制造的法兰探伤结果

5.7 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文