宝钢RV15钢锭设计及其生产工艺和质量研究

摘要

相对连铸坯而言，由于模铸钢锭有着无与伦比的压缩比，加之目前连铸无法生产80毫米以上厚规格的产品、特厚板(200～400mm)以及大型圆材，一些低合金钢和特殊用途的钢种的产品，只能用模铸工艺进行生产，使得模铸钢在特厚板的生产上独占熬头，目前采用模铸生产的钢种几乎都是高附加值的产品，模铸钢锭单重从几十吨到几百吨。不仅在中国，乃至世界上的一些发达国家，依然保留着模铸工艺。 本课题针对宝钢模铸的实际生产条件，开展了RV15钢锭锭型设计，确定了钢锭的结构参数和尺寸。在此基础上，采用ProCast大型数值模拟软件，对RV15钢锭凝固传热进行数值模拟。最后，进行了RV15钢锭浇铸及RV15钢锭轧制钢坯研究和生产试验。 基于冶炼、浇铸、钢液凝固等条件，将RV15钢锭锭型设计为上大下小的八角锭，锭身角对角和边对边的高宽比分别为1.95和2.18，锭身角对角和边对边的锥度分别为4.5％和4.0％，锭身高度2100mm，帽口上口、下口直径和高度分别为860mm、880mm和500mm，钢锭总重量为14.46t，其中锭身重量为12.006t，占总重量的83％。 利用ProCast软件对RV15钢锭锭型钢水凝固传热过程进行数值模拟研究的结果表明，凝固时间30min时，在钢锭模壁两侧凝固层厚度约150mm，钢锭底部凝固层厚度约50mm左右。凝固时间到达120min时，钢锭模内有近三分之二的钢液已经凝固，底部和两侧的凝固层厚度相近。凝固时间进一步增加到180～240min时，钢锭下部的凝固速度大于模壁两侧，最后钢液在帽口上部中心处凝固，RV15钢锭全凝固时间为313min。 在钢锭顶部形成的疏松深度为约为250mm左右，钢锭头部切除量为300mm;实际帽口浇高为500mm，说明钢锭头部的疏松区域在帽口罩面，没有到达钢锭本体里，锭型设计合理，最终凝固区域基本限定在帽口的上部区域内。 RV15钢锭的浇铸速度目标为4.4吨/分钟，上限5.0吨/分钟;补铸时间5分钟，帽口浇高470mm，浇铸留高30mm;发热板每锭用4块小板，浇铸结束后每锭增加1块小板;保护渣A渣加入量45公斤/锭，保护渣E渣加入量60公斤/锭，使用专用RV15绝热板浇铸;一次镇静时间400分钟，脱模时间420分钟。 同RV92相比，RV15钢锭生产400方钢坯，RV15头部组织较为粗大，尾部的组织较为接近。无论是头部还是尾部，都有成分偏析现象;两种锭型生产的产品成分分析没有明显的区别。 RV15钢锭轧制360方钢坯，从10.5％的低切头率到17.5％的高切头率，钢坯组织均致密，没有疏松缩孔;但当切头率从14.5％开始减少时，钢坯表面质量开始下降;切头率小(10.5％～14％)的T[O]含量要稍低于切头率大(15.5％～17.5％)时的T[O]含量(1～2)×10-6，在帽容比14.5％附近T[O]含量最大，为12×10-6;不同切头率下氧化物央杂总量没有明显变化。综合考虑钢坯表面质量和内部质量，选择14.5％～15％的切头率较为合理。 RV15钢锭与电炉连铸大方坯生产H13模具钢，两者在低倍组织、化学成分、非金属夹杂物和退火硬度上没有较大的差别，而在带状组织、显微组织和冲击功上，RV15钢锭生产H13试样表现较好，在冲击功上RV15钢锭生产H13试样是电炉连铸大方坯生产H13试样的两倍。 RV15锭型投入大生产后，生产的初轧坯表面质量正常，钢坯未发现缩孔，探伤合格率为97.6％，收得率平均为80.6％。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2研究目标及研究内容

1．2．1研究目标

1．2．2研究内容

2．1钢液的凝固

2．2．1钢液凝固的热力学

2．2．2钢液凝固形核

2．2．3钢液凝固组织

2．2钢液浇铸方法

2．2．1模铸法

2．2．3连铸法

2．3钢液模铸的研究现状

第三章RV15钢锭设计及凝固传热数值模拟

3．2 RV15钢锭参数

3．3 RV15钢锭凝固数值模拟

3．3．1钢锭凝固传热数学模型

3．3．2模型网格划分

3．3．3钢锭凝固传热数值模拟计算结果

第四章RV15钢锭生产工艺研究

4．1 RV钢锭整模工艺

4．2 RV15钢锭浇铸工艺

4．3 RY15钢锭脱模工艺

4．3．2 RV15锭型脱模时间

4．4．2典型的初轧工艺

第五章RV15钢锭生产钢坯质量

5．1．1取样位置

5．1．2试样分析

5．1．3小结

5．2．1取样分析说明

5．2．2试样分析

5．2．3小结

5．3 RV15钢锭与电炉连铸大方坯生产H13模具钢质量对比

5．3．1试验结果分析

5．3．2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

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