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        包晶鋼矩形坯二冷配水制度優(yōu)化研究

        2013-10-13 03:14:44朱立光張彩軍韓毅華孫立根
        河南冶金 2013年1期
        關(guān)鍵詞:結(jié)晶器鑄坯連鑄

        朱立光 張彩軍 韓毅華 孫立根 陳 偉

        (河北聯(lián)合大學(xué))

        0 引言

        以Q215、Q235為代表的包晶鋼是典型的裂紋敏感性鋼種。由于該鋼種在1495℃時(shí),在凝固過程中會(huì)出現(xiàn)包晶反應(yīng):δFe(鐵素體)+L(液體)→γFe(奧氏體),產(chǎn)生強(qiáng)烈的線收縮和體積收縮,其裂紋敏感性較大[1]。只有保證初生坯殼傳熱均勻,才能防止包晶相變誘發(fā)的各種裂紋,因此,一般多采用提高保護(hù)渣結(jié)晶化率和降低結(jié)晶器冷卻水量來實(shí)現(xiàn)所謂的弱冷工藝[2]。但是,對于斷面相對較大的矩形坯而言,角部二維傳熱和鑄坯寬面中心典型一維傳熱所造成的溫差極易誘發(fā)鑄坯偏離角區(qū)域的縱裂紋。從傳統(tǒng)工藝及理論角度出發(fā),為防止縱裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展,連鑄二冷區(qū)相應(yīng)地也應(yīng)該采用弱冷工藝[3-4]。

        但在實(shí)際生產(chǎn)中,鑄機(jī)裝備水平是影響鑄坯質(zhì)量的決定性因素。對于傳統(tǒng)的矩形坯連鑄機(jī),鑄坯的鼓肚傾向嚴(yán)重,而鼓肚是導(dǎo)致大多數(shù)鑄坯質(zhì)量問題的根源[5-6]。如果對于包晶鋼矩形坯采用二冷弱冷工藝,會(huì)加劇鼓肚的產(chǎn)生,誘發(fā)鑄坯偏離角縱裂、中間裂紋和三角區(qū)裂紋等,導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量的大幅惡化。因此,筆者詳細(xì)分析了國內(nèi)某廠生產(chǎn)包晶鋼矩形坯時(shí)存在的鑄坯質(zhì)量問題,在優(yōu)化結(jié)晶器錐度和保護(hù)渣的基礎(chǔ)上獲得了結(jié)晶器出口處較均勻的坯殼,進(jìn)而構(gòu)建連鑄二冷區(qū)鑄坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模型,對其連鑄二冷配水制度進(jìn)行優(yōu)化,最終獲得了質(zhì)量較好的鑄坯。

        1 凝固及二冷配水特點(diǎn)

        一般把含碳量在0.08% ~0.15%鋼種稱為包晶鋼。由相圖可見,其凝固正好處于包晶區(qū),凝固時(shí)會(huì)產(chǎn)生包晶反應(yīng),而凝固后繼續(xù)進(jìn)行固相轉(zhuǎn)變?chǔ)摹?,?dǎo)致在固相線溫度以下20℃ ~50℃鋼的線收縮最大。此時(shí),結(jié)晶器彎月面剛凝固的坯殼隨著溫度的下降發(fā)生轉(zhuǎn)變,伴隨著0.38%的體積收縮,坯殼與銅板脫離,形成不均勻氣隙,導(dǎo)致初生坯殼不均勻生長,熱流最小,在坯殼較薄處形成凹陷,從而應(yīng)力集中而出現(xiàn)裂紋[7]。因此,包晶鋼鑄坯表面裂紋是鋼水在結(jié)晶器中凝固時(shí)形成的。首先在初生坯殼薄弱處產(chǎn)生微裂紋,然后出結(jié)晶器后在二冷區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)展,如二冷冷卻強(qiáng)度過大,會(huì)造成鑄坯表面溫降較快,斷面內(nèi)溫度梯度增大,熱應(yīng)力增大,若超過臨界應(yīng)力即發(fā)生裂紋,或在原有微裂紋處擴(kuò)展成明顯裂紋。

        2 連鑄生產(chǎn)工藝參數(shù)及鑄坯質(zhì)量問題

        國內(nèi)某廠生產(chǎn)Q235包晶鋼150 mm×350 mm矩形坯時(shí),鑄坯出現(xiàn)鼓肚、中心裂紋和三角區(qū)裂紋等嚴(yán)重質(zhì)量問題,具體如圖1所示。

        經(jīng)排除試誤分析,這與其連鑄二冷配水制度有很大的關(guān)系,為了改善鑄坯質(zhì)量,須對其進(jìn)行優(yōu)化。表1和表2分別為該鋼種連鑄機(jī)設(shè)備及工藝參數(shù)和二冷噴嘴布置方式。

        圖1 鑄坯存在的質(zhì)量問題

        表1 連鑄機(jī)設(shè)備及工藝參數(shù)

        表2 二冷噴嘴布置

        3 二冷配水制度優(yōu)化

        3.1 二冷噴嘴測試分析

        采用PZ-W&P-Ⅲ型連鑄二冷噴嘴測試系統(tǒng),對連鑄機(jī)二冷用噴嘴進(jìn)行性能測試。主要測試性能包括:不同供水壓力下的水流密度、沖擊壓力分布、水流總量。測試條件:供水壓力范圍0.2 MPa~0.6 MPa,噴嘴斷面距鑄坯距離115 mm。表3是各型號噴嘴在0.3 MPa下的噴射角度和流量測試結(jié)果。

        表3 各噴嘴0.3 MPa下噴射角度及水流量

        由表3可以看出,8080噴嘴噴射角度略有偏小,11780噴嘴流量嚴(yán)重偏大。其它各噴嘴性能良好,符合國家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對各噴嘴進(jìn)行水流密度和沖擊壓力分布進(jìn)行測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn),8080噴嘴是橢圓型噴嘴,其中心部位水流密度較小,左右兩端較大,而且其噴射角度偏小;11780噴嘴在壓力較低時(shí)中心水流密度很小,而鑄機(jī)二冷水壓力非常低,這將導(dǎo)致水流覆蓋中間區(qū)域冷卻不良,影響鑄坯質(zhì)量,而且該噴嘴在0.3 MPa下流量14.4 L/min,比設(shè)計(jì)流量偏大23%,將導(dǎo)致該噴嘴噴射面過冷和其它部位噴水不足,這將導(dǎo)致鑄坯冷卻不良,有可能引起脫方和裂紋等質(zhì)量缺陷。15680噴嘴是橢圓型噴嘴,其加工工藝較好,滿足設(shè)計(jì)要求。

        3.2 鑄坯傳熱數(shù)學(xué)模型及冶金準(zhǔn)則

        結(jié)合二冷噴嘴測試結(jié)果,構(gòu)建鑄坯傳熱數(shù)學(xué)模型,根據(jù)鑄坯的對稱性,為簡化計(jì)算只選取1/4鑄坯斷面進(jìn)行分析。

        3.2.1 主控方程

        連鑄熱過程的主控方程為下述的非穩(wěn)態(tài)熱傳輸方程:

        式中:ρ——鋼水密度;

        T—— 溫度;

        t—— 時(shí)間;

        c—— 比熱;

        k—— 導(dǎo)熱系數(shù);

        相變過程中產(chǎn)生的潛熱L可用下式表示:

        式中:fs——代表固相分率。

        這里用熱焓(H)方法來簡化上述兩個(gè)公式。與等效熱容法相比,熱焓法避免了等效熱熔法對時(shí)間步長和空間步長的嚴(yán)格限制,可提高計(jì)算精度。在熱焓法中,諸如比熱、潛熱、密度等非線性參數(shù)可用如下一個(gè)參數(shù)代替:

        這樣熱傳輸主控方程可描述為:

        與鑄坯橫向帶走的熱量相比,拉坯方向傳熱可忽略不計(jì)。這樣公式可以進(jìn)一步簡化成為二維形式:

        3.2.2 基本假設(shè)

        上述連鑄過程熱傳輸數(shù)學(xué)模型基于下列假設(shè):忽略結(jié)晶器內(nèi)的鋼液流動(dòng)行為,鑄坯兩相區(qū)和液芯的對流傳熱靠增大鋼液導(dǎo)熱系數(shù)值3~6倍進(jìn)行考慮;k(T),H(T),ρ(T)僅隨溫度變化;忽略結(jié)晶器振動(dòng)、結(jié)晶器錐度和凝固偏析的影響;忽略彎月面的影響;視彎月面處熔融金屬的溫度為澆注溫度。

        3.2.3 初邊界條件

        初始條件和邊界條件為:在結(jié)晶器上表面,假設(shè)鋼水溫度與中間包澆注溫度(T0)相等,也即t=0時(shí)刻,T=T0。

        結(jié)晶器內(nèi)邊界條件屬于第二類邊界條件[8],其表達(dá)式為:

        式中:a——為經(jīng)驗(yàn)常數(shù);

        b——是結(jié)晶器冷卻水量、冷卻水溫差、鑄坯結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)的函數(shù)。

        在二冷區(qū),邊界結(jié)點(diǎn)熱流率與邊界溫度成線性關(guān)系,即:

        式中:Tw——鑄坯表面溫度;

        T∞——冷卻水溫度;

        hf——鑄坯與水之間的給熱系數(shù),這里取hf=581w0.451(1-0.0075Tw)[9],其中 w 為水流密度(L·m-2·s-1),該值可根據(jù)冷卻水量、冷卻水溫等參數(shù)計(jì)算得到。

        在空冷區(qū),以輻射傳熱為主,輻射傳熱熱流密度采用四次方定律。

        3.2.4 求解方法

        本模型的求解選用ANSYS。ANSYS分析過程包含三個(gè)主要步驟[10]。

        1)建立有限元模型:①創(chuàng)建或讀入幾何模型;②定義材料屬性;③劃分網(wǎng)格。

        2)施加載荷并求解:①施加載荷及載荷選項(xiàng)、設(shè)定約束條件;②求解。

        3)查看結(jié)果:① 查看分析結(jié)果;② 檢驗(yàn)結(jié)果(分析是否正確)。

        有限單元模型及其網(wǎng)格劃分如圖2所示。

        圖2 有限單元模型及網(wǎng)絡(luò)劃分

        3.2.5 冶金準(zhǔn)則

        1)鑄機(jī)冶金長度限制準(zhǔn)則:為了保證鑄坯質(zhì)量,鑄坯在矯直前應(yīng)該完全凝固。

        2)結(jié)晶器出口處鑄坯坯殼厚度限制準(zhǔn)則:為了避免漏鋼事故的發(fā)生,結(jié)晶器出口處鑄坯最小坯殼厚度應(yīng)在8 mm~15 mm左右。

        3)鑄坯表面冷卻速度限制準(zhǔn)則:沿鑄坯長度方向,鑄坯的表面冷卻速度一般控制在150℃/m以下。

        4)鑄坯表面溫度回升限制準(zhǔn)則:在鑄坯接近完全凝固時(shí),過大的溫度回升會(huì)產(chǎn)生中心偏析和中心裂紋。鑄坯表面溫度回升一般控制在100℃/m以下。

        5)脆性區(qū)鑄坯矯直變形限制準(zhǔn)則:矯直區(qū)的鑄坯表面溫度應(yīng)避開低延性區(qū)溫度,以免矯直時(shí)鑄坯表面產(chǎn)生橫裂。通常采取的措施是調(diào)整二冷制度,保證鑄坯在矯直點(diǎn)的溫度高于塑性較低的第三溫度區(qū),保持在900℃以上。

        6)二冷區(qū)鑄坯表面溫度限制準(zhǔn)則:二冷區(qū)內(nèi)鑄坯表面溫度波動(dòng)范圍應(yīng)保證在900℃ ~1200℃范圍內(nèi)。

        3.3 鑄坯溫度場分析及配水方案的確定

        根據(jù)冶金準(zhǔn)則,對鑄坯凝固傳熱過程進(jìn)行模擬求解,模擬結(jié)果如下:

        3.3.1 原有配水制度下鑄坯溫度場

        根據(jù)原有配水方案模擬計(jì)算出拉速在1.5 m/min下鑄坯相應(yīng)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度曲線如圖3所示。

        圖3 鑄坯特殊點(diǎn)溫度歷程

        由圖3可以看出,當(dāng)拉速為1.5 m/min時(shí),鑄坯表面寬面中心溫度范圍為903℃~1149℃,在整個(gè)二冷區(qū)內(nèi),最高返溫為215℃,集中在二冷四段。鑄坯表面窄面中心溫度范圍為967℃~1130℃,在整個(gè)二冷區(qū)內(nèi),最高返溫為144℃,集中在二冷二段。因此,較高的鑄坯溫度和回溫導(dǎo)致了鼓肚的產(chǎn)生,進(jìn)而誘發(fā)前述的各種鑄坯質(zhì)量問題,配水方案亟待優(yōu)化。

        3.3.2 優(yōu)化二冷配水后鑄坯溫度場

        根據(jù)原有配水制度下的模擬結(jié)果,調(diào)整二冷各段水量,優(yōu)化后的配水方案和關(guān)鍵點(diǎn)計(jì)算結(jié)果見表4。

        表4 優(yōu)化后的配水方案和關(guān)鍵點(diǎn)溫度計(jì)算值

        由表4可以看出,采用優(yōu)化后的配水方案,鑄坯的寬面和窄面溫度變化區(qū)域較平緩,在符合基本的配水準(zhǔn)則條件下,進(jìn)一步優(yōu)化了鑄坯的溫度場。

        4 二冷配水優(yōu)化后鑄坯質(zhì)量分析

        該廠采用優(yōu)化后的水表進(jìn)行了 Q235鋼種150 mm×350 mm矩形坯的連鑄生產(chǎn),并對拉速1.5 m/min下的鑄坯進(jìn)行取樣進(jìn)行分析,得到的鑄坯低倍照片如圖4所示。

        圖4 鑄坯低倍照片

        由圖4可以看出,二冷配水制度進(jìn)行優(yōu)化后,鑄坯表面質(zhì)量良好,沒有明顯的鼓肚變形,僅窄邊存在輕微凹陷。鑄坯內(nèi)部質(zhì)量良好,中心裂紋0級,中心縮孔0級,中心疏松0.5級。

        5 結(jié)論

        1)鑄機(jī)裝備水平是鑄坯質(zhì)量的決定性因素,合理的二冷配水必須以鑄機(jī)裝備為基礎(chǔ)。

        2)包晶鋼連鑄生產(chǎn)應(yīng)加強(qiáng)噴嘴性能檢測驗(yàn)收,以保證鑄坯在二冷區(qū)均勻穩(wěn)定冷卻。

        3)當(dāng)二冷比水量為 1.1 L/kg~1.4 L/kg時(shí),鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量均得到改善。

        6 展望

        以Q215、Q235為代表的包晶鋼產(chǎn)品目前應(yīng)用廣泛,在基礎(chǔ)的建材與窄帶市場需求量大,因此也成為眾多中小型鋼鐵企業(yè)的主力生產(chǎn)品種,但由于各企業(yè)起點(diǎn)、發(fā)展戰(zhàn)略不同,導(dǎo)致其澆鑄包晶鋼的鑄機(jī)裝備千差萬別,工藝操作水平參差不齊,這就使得已有的同行生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)很難簡單的復(fù)制到各廠自己的實(shí)際生產(chǎn)中。而且在鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級的行業(yè)大背景下,產(chǎn)量已不能代表經(jīng)濟(jì)效益,如何生產(chǎn)高質(zhì)量的鑄坯才是煉鋼廠當(dāng)前需要解決的首要問題。因此只有立足于自身工藝操作和裝備水平基礎(chǔ)上的鑄坯質(zhì)量優(yōu)化才是各企業(yè)的正確發(fā)展方向。

        [1] 巴鈞濤,文光華,唐萍,等.寬厚板包晶鋼的保護(hù)渣[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(6):696-700.

        [2] 汪洪峰,姜加和,江中塊.包晶鋼連鑄板坯表面質(zhì)量的控制[J].冶金叢刊,2004(2):1-5.

        [3] 歐陽飛,曾令宇,劉志明,等.板坯包晶鋼的表面質(zhì)量控制[J].連鑄,2005(1):31-33.

        [4] 王春芳.寬板坯包晶鋼裂紋的原因分析與改進(jìn)措施[J].南鋼科技與管理,2006(3):1-4.

        [5] 王燚,何宇明,周萬強(qiáng),等.矩形鑄坯質(zhì)量控制的實(shí)踐[J].煉鋼,2011,27(2):16-20.

        [6] 蔡開科,秦哲,孫彥輝.連鑄坯凝固過程坯殼變形與鑄坯裂紋控制[C].2008年連鑄設(shè)備技術(shù)交流會(huì)論文集,2008:1-25.

        [7] 劉增勛,呂慶.包晶反應(yīng)對連鑄凝固影響的理論分析[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(S2):36-39.

        [8] 蔡開科.連鑄結(jié)晶器[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008:36-38.

        [9] 朱立光,王碩明,張彩軍,等.現(xiàn)代連鑄工藝與實(shí)踐[M].石家莊:河北科學(xué)技術(shù)出版社,2000:33-36.

        [10] 劉濤,楊鳳鵬.精通 ANSYS[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002:1-10.

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