双辊铸轧薄带钢实验研究及其工艺稳定性分析

在异径双辊铸轧机上进行不锈钢薄带铸轧的实验研究,掌握了铸轧的最佳工艺参数,成功地铸轧了不锈钢带卷;对铸轧薄带的显微组织进行分析,并比较晶粒细化的效果;依据铸轧实验研究结果,分析影响工艺稳定性的主要因素,得到了工艺稳定性方面的深层规律·双辊铸轧薄带钢实验研究及其工艺稳定性分析@邸洪双@鲍培玮@苗雨川@王国栋     

双辊铸轧奥氏体不锈薄带显微组织分析

对在异径双辊铸轧机上进行铸轧实验所得不锈钢薄带进行了显微组织分析·结果表明,铸轧不锈钢薄带的组织与常规铸造相比有很大不同,晶粒组织得到显著细化,组织形态和分布均有异于常规铸造组织·但是从其组织分布特征及奥氏体和铁素体的质量分数来看,铸轧薄带的组织与焊缝中的铸态组织相比有极大的相似性,这是由于其熔池的热力学特点的相似性决定的,因而可以用分析焊缝中组织特征的一些方法来分析铸轧薄带的组织特征     

双辊铸轧镁合金薄带冷轧实验研究

采用AZ31镁合金铸锭在实验室立式等径双辊铸轧机上进行铸轧试验;对铸轧带坯直接进行冷轧和冷轧后退火处理.研究了AZ31镁合金薄带立式双辊铸轧工艺及铸轧带坯进行冷轧、轧后退火过程的组织演变行为.采用合理的工艺参数,成功铸轧出镁合金薄带,同时由于双辊铸轧快速冷却和压力下凝固成形技术特点,改善了镁合金的凝固组织.对铸轧镁合金带坯直接进行冷轧,最大变形量可以达到40.7%.经过冷轧后的镁合金板材,在350℃下退火30~60 min,可以获得平均晶粒直径为9~10μm的等轴晶细晶组织.     

双辊铸轧高速钢薄带退火时碳化物的球化机理

在实验室新建的水平式双辊铸轧机上进行了W9高速钢薄带的铸轧实验研究,得到了主要工艺参数对铸带显微组织分布的影响规律,给出了实验室条件下W9高速工具钢薄带铸轧工艺参数的最佳变化范围·研究了铸轧对高速钢薄带的组织及碳化物形态的影响,铸轧高速钢显微组织主要由马氏体、残余奥氏体及共晶碳化物组成,不存在鱼骨状莱氏体组织,薄带内的残余奥氏体的质量分数仅为10%左右·碳化物以片层状M2C型为主,呈断续网状分布在晶界上,而M6C型的鱼骨状碳化物很少·铸轧高速钢薄带的退火组织主要为索氏体组织和碳化物·碳化物球化的机理在于铸轧改善了共晶碳化物球化的动力学条件,使碳化物层片明显细化,有利于碳化物的球化,同时铸轧有利...     

铸轧高磷钢薄带表面磷富集层形成的探讨

为了更好地利用铸轧薄带表面溶质富集层,对高磷钢薄带表面磷富集层的成因进行了初步的分析和研究.实验结果表明,通过控制工艺参数,磷含量较高的铸轧薄带表面附近将有一个磷富集层出现,但在相同条件下磷含量较低的铸轧薄带中磷的分布基本均匀.通过理论分析得出,铸轧力驱使枝晶间富磷的液相回流到薄带表面附近,导致了磷富集层在铸轧薄带中的产生;表面磷富集层形成的前提条件是当源于铸轧辊表面的两凝固层相遇时Kiss点位于辊缝之上,且其下方附近区域横截面上的温度均处于液固线之间.     

镁合金薄带双辊铸轧过程的数值模拟

基于立式薄带双辊铸轧工艺的特点,采用有限元法求解镁合金薄带双辊铸轧过程的三维宏观传输方程,并应用ANSYS软件的智能网格划分技术,实现了对铸轧过程中熔池内部温度场、速度场及凝固过程的耦合模拟.分析了铸轧速度及浇注温度等主要工艺参数对熔池内流场、温度场和凝固终了点的影响规律.研究结果表明,随着浇注温度和铸轧速度的增加,熔池出口处的温度升高,凝固终了点向熔池出口处移动.通过对模拟结果的讨论,给出了适合镁合金薄带铸轧过程的工艺参数:浇注温度为640~660℃,铸轧速度为20~30 m/min.     

双辊薄带铸轧熔池温度场的在线计算模型

合理简化双辊薄带铸轧的熔池换热边界条件,采用热平衡法推导出熔池温度场的计算模型.该模型考虑了浇铸温度、铸轧速度、辊缝、铸辊温度等工艺参数对熔池温度场的影响,其计算速度和计算精度能够满足实时在线控制要求.根据模型计算结果分析了影响熔池温度场的主要因素,得到了铸轧在线控制的深层规律,并在多次的铸轧实验中验证了模型的正确性.     

加热温度对高速钢铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响

研究了退火加热温度对高速钢双辊铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响·试验结果表明,随着加热温度的提高,铸轧薄带中的网状共晶碳化物陆续熔断,粒状碳化物逐渐增多·当加热温度达到950℃后,铸轧薄带中的网状共晶碳化物基本上被粒状碳化物所取代·用汤普森弗瑞锥其(ThompsonFriedrich)方程,对试验结果进行了分析,并得出共晶碳化物层片间距的减小为高速钢铸轧薄带中的共晶碳化物的熔断和球化提供了条件·     

薄带铸轧过程中微观偏析的模拟

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元素偏析的影响规律,随冷却速率的增加,溶质元素晶间偏析增大,而晶内偏析较小·在此基础上给出了碳钢薄带双辊铸轧过程中凝固终了温度值,为确定铸带凝固终了点的位置及铸轧过程的稳定性提供了有效的数据,为铸轧薄带的质量分析提供了理论依据·     

双辊薄带铸轧工艺的进展

双辊薄带铸轧技术很可能在近期取得突破性进展、本文主要介绍了以美国纽柯Nucor C项目和澳大利亚BHP与日本IHI合作开发的M项目等为代表的双辊薄带铸轧技术最近的进展情况，并对一些关键技术进行了分析和讨论．     

通过枝晶间距反求薄带连铸界面的热流

根据导热微分方程，推导出了在二次枝晶间距基础上计算双辊薄带连铸界面传热热流的数学解析式，并以1Cr18Ni9Ti不锈钢作为研究对象，进行了数值计算.数值计算结果表明，随着凝固时间的增加，界面热流密度呈下降趋势；在弯月面附近热流密度下降速度很快，越靠近Kiss点，热流密度下降速度越慢；薄带连铸界面热流密度的计算数值与文献所报道的实验数据在同一个数量级上.此外，进一步的计算还表明，双辊薄带连铸属于亚快速凝固过程，这与实际情况是一致的.     

双辊式带钢铸轧过程工艺稳定性研究

采用有限差分法对双辊式带钢铸轧过程进行了三维数值模拟,分析了铸轧速度和浇铸温度对铸坯凝固过程的影响,得出了铸轧速度、铸轧辊径和带厚之间的关系以及适宜的浇铸温度,从而为带钢的稳定生产和控制带钢铸轧过程打下理论基础。     

异径双辊薄带铸轧熔池中钢液流动特性

采用有限差分和二维稳态层流模型,应用边界适体坐标(ＢＦＣ)技术对异径双辊薄带铸轧熔池中钢液的流动进行了数值仿真·分析了铸辊转速、液面宽度、浇注区宽度、浇注位置等操作和设计参数对流场的影响·计算结果表明钢液注入熔池后,在双辊相向转动的作用下,会引起强制对流并产生２个逆时针方向的回流区·通过对不同工况的分析指出浇钢时采取低压头、偏流浇注并维持一定的液面高度等操作有利于铸轧过程的稳定进行·     

磷的表面逆偏析对铸轧低碳钢力学性能的影响

通过组织分析探讨了铸轧薄带中磷的表面逆偏析的形成,通过力学性能测试研究了磷的表面逆偏析对铸轧低碳钢力学性能的影响.结果表明,铸轧薄带经冷轧和退火处理后磷在薄带表面形成一均匀的富磷层,当磷质量分数超过0.15%时,常规薄带的延伸率开始急剧下降,而磷质量分数为0.26%的铸轧薄带的延伸率保持在30%左右,即铸轧工艺能够将带钢的容磷能力提高大约0.1%;铸轧薄带韧脆转变温度(DBTT)均比相同磷含量的常规薄带低.     

薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟

为了评价薄带连铸新型布流系统的可行性，按照相似理论原理，建立了1∶1水模型试验装置，应用中科院DJ800系统测定了熔池表面波动情况.同时采用CFD软件，应用连续性方程、N-S方程及湍流κ-ε方程模拟计算了该双辊熔池内部的流场分布.在此基础上分析了宝钢新旧两套布流系统在流动、液面波动方面的差别.实验和计算结果表明，新型布流系统对于降低液面波动、改善表面流场形态具有很好的效果，利用CFD技术结合物理模拟试验能够很好地用于评判布流系统的优劣.     

双辊铸轧薄带钢侧封板磨损机理及热应力分析

为了提高双辊铸轧薄带钢工艺中侧封板的使用寿命,设计了单独式和组合式的侧封板并对制作侧封板的材料进行了评价·采用抗钢水侵蚀浸蘸实验和铸轧实验,观察了侧封板的腐蚀、磨损和裂纹分布规律·利用ANSYS有限元分析软件对侧封板的温度场和热应力场进行了数值模拟,比较了不同预热温度条件下的热应力分布规律·结果表明,组合式侧封板对铸轧过程的稳定性和改善侧封板的使用寿命效果较好,氧化锆质耐火材料制作的侧封板具有较好的综合性能,熔融石英侧封板的腐蚀主要是由于SiO2与钢水中的MnO反应生成低熔点的化合物所致,侧封板的裂纹和损坏主要是由于应力分布不均的结果     

双辊薄带铸轧数值模拟研究现状及展望

由于铸轧过程复杂,工序高度凝聚且工艺参数间联系紧密,其中一些重要的现象无法通过现有实验条件进行测量,因此数值模拟方法成为探寻铸轧规律的一种有效方式,已经在有色金属以及钢铁铸轧领域得到广泛应用。本文对近年来采用数值模拟方法针对铸轧过程中熔池、铸辊、浇注布流系统、带坯组织及侧封板方面的研究应用工作进行了总结,并对电磁场、流场、温度场及应力、应变场等多物理场耦合计算的数值模拟技术在铸轧研究中的应用进行了展望。     

Effect of phosphorus on the microstructure and mechanical properties of strip cast carbon steel

Carbon steel strips with different phosphorus and carbon contents were produced by using the twin roll strip casting process. Fine grains and dendrite structure were observed in high-P steels. Negative phosphorus segregation was found in strip cast high-P and high-C steels. For the steels with different carbon contents, phosphorus distribution in the thickness direction of the strip is obviously different. This is because solutes are redistributed in the melting pool and the phosphorus segregation rate is associated with the length of the mushy zone and the phosphorus solubility in different phases. Phosphorus as a solute in ferrite can lead to the higher hardness and strength with lower plastic propertyies.