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液芯的流动冲洗使凝固壳内表层的夹杂和气泡上浮到液面中心分析 |
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作者:admin 来源: 日期:2015/2/7 11:19:17 | ||
电磁搅拌技术和应用效果目前已经比较成熟。对于大方坯和小方坯(>150mm,≤150mm)连铸,为了生产高质量铸坯和轧材,电磁搅拌是必须采取的措施,而且必须采取提高铸坯表面质量的结晶器电磁搅拌(M-EMS)和改善中心偏析的二冷电磁搅拌(S-EMS)的组合式搅拌。由于方圆坯断面积比板坯小,所以表面的清理损耗和工作量要比板坯大得多,因此提高方圆坯的表面质量的经济效益也比板坯大得多。M-EMS搅拌对提高铸坯表面质量有重要作用。 其机理是:(1)液芯的运动均匀了内部钢水的温度,并使保护渣均匀熔化,因此形成振痕稳定和厚度均匀的坯壳并与结晶器壁接触良好;(2)液芯的流动冲高强板洗使凝固壳内表层的夹杂和气泡上浮到液面中心,人工捞出可提高铸坯的表面质量和钢的纯净度。S-EMS搅拌的作用是大幅度减小铸坯表层细等轴晶内侧的柱状晶厚度,使其变成等轴晶,从而可以明显降低中心偏析和疏松。这对最终成品圆钢和线材的质量判定和二次加工性带有决定性。为了消除轧材的柱状晶,不使用S-EMS的铸坯压缩比约在10左右,而采取S-EMS的压缩比为5时就可以达到。因此采用S-EMS也可以使用较小尺寸的铸坯生产较大规格的成品,或在同等条件下进一步提高轧材的强度、塑性和冲击性。中心偏析产生的原因是铸坯在凝固过程中碳、硫、磷、锰等溶质(含非金属夹杂物及气相等轻质相)元素的浓度逐渐增高的结果,因此S-EMS的作用机理是铸坯出结晶器后,利用电磁的作用使液芯钢水在转动的过程中凝固,这样,一方面使溶质元素分布均匀,改善中心偏析度;另一方面,由于钢水的转动冲刷凝固的前沿,使已成固态的微粒变成新的结晶核,因此扩大了等轴晶比率,相对减少了柱状晶量。M-EMS与S-EMS组合式电磁搅拌可以适应优质钢和不锈钢的质量需要,但是对于碳含量>0.50%的高碳钢和弹簧钢等钢种,为了解决芯部碳的偏析,应在铸坯凝固末期对糊状钢液进行电磁搅拌,即F-EMS。 不锈钢一般采用与碳钢相同的立式、立弯式或弧形连铸机。精炼后的钢水倒入钢包,经过吹氩站对钢水温度进行微调后吊到大包回转台等待连铸。上一包钢水铸完后,经过回转将待浇钢包转到中包注入口上方,然后通过长水口将钢水注入中间包。中间包的钢水经过浸入式水口进入结晶器成形和冷凝并连续下接。表层凝固的铸坯经过二冷段继续快速冷却至坯心成固体后进行定尺火焰切割,从而完成整个连铸过程。 不锈钢钢水由铸锭改成铸坯工艺,其作用不仅仅是为了提高10%的成材率、节能和缩短生产周期,而且由于连铸工艺质量控制手段的完善,目前已经成为提高产品质量的必要手段。不锈钢连铸坯产品质量集中体现在除头尾段坯外表面的不修磨率已经达到70%以上,总的表面修磨收得率已达到99.5%。为实现这个目标必须对钢水进行精炼,达到低的氧和硫含量,搞好大包和中包的冶金,精确控制钢水温度,实现无氧化浇注,进一步降低夹杂物含量。在此条件下根据不同的钢种做到结晶器的振动工艺与保护渣相匹配,使铸坯表面的振痕深度达到≤200μm,由此实现不锈钢铸坯表面基本不修磨轧制的目标。 薄板坯连铸连轧技术最早用于生产普通钢,目的是将钢水浇注成厚度40~127mm的薄板坯后,直接进行热轧,这样可以省去热轧带钢的粗轧生产工序,降低生产成本,提高产品竞争力。薄板坯连铸连轧技术1988年开始用于不锈钢,主要有奥钢联(VAI)开发的CONROLL技术和西马克(SMS)开发的CSP技术。 最早将薄板坯连铸技术用于不锈钢的是Avesta钢厂,当时该厂将一台普通的不锈钢连铸机由奥钢联公司将板坯最小厚度140mm改造成最小厚度80mm,用以生产高合金钢和不锈钢,目的是提高质量(减少偏析,铁素体分布均匀)和避免二次轧制作业。连铸机改造范围是结晶器、弯曲段、弧形段和矫直段,目前这台连铸机已有15%的钢水浇注成(80~10)mm×(1400~2100)mm的板坯,并同炉卷轧机配合批量生产不锈钢卷。美国AK公司的紧斯菲尔德厂,原有2台电炉,一台AOD炉,一套热连轧机(包括一架粗轧、六架精轧),1993年同奥钢联合作采用CONROLL技术进行改造,新建LF炉一台, 薄板坯连铸机一台,步进式加热炉一台及前后连接辊道,新建的薄板坯连铸机为超低头立弯式连铸机,钢包重量120~160t,中间包容量30t,采用1200mm长的直结晶器,垂直段长2000mm,铸机总长14.6m,铸坯厚度75~125mm。该连铸机出坯辊道(装有保温罩)直接同热连轧机步进式加热炉连接。该步进式加热炉是把薄板坯连铸机同热连轧机连接起来的重要环节,在发生故障时加热炉缓冲时间达1小时。从1995年4月投产以来,已顺利地生产出409铁素体不锈钢,最高月产达到1.8万吨,同时板坯表面质量良好,409不锈钢表面废品率<0.2%。 纽柯公司的克劳福茨维尔厂是世界上最早采用CSP技术生产碳钢的工厂,为了把该技术用于生产不锈钢,1994年增设了一台150吨AOD精炼装置,1995年开始生产铁素体不锈钢(AISI 409等),当年生产2.16万吨,目前已达到月产6000~7000吨能力,1997年该厂又同SMS集团下属的Por-Eco公司签订合同,由其改造原来的酸洗线,使其既能处理普通碳钢又能处理400系列不锈钢,该厂希望最终形成20万吨不锈钢的生产规模,其中409系列9.6万吨,439系列6.4万吨,304系列4万吨,值得注意的是KTN公司所属的意大利特尔尼厂,在其从1992~2000年半工业试验的基础上,于2000年5月决定建设世界上第一台用于生产不锈钢、硅钢和碳钢的CSP工厂,新的CSP铸机的主要参数如下:铸机型式立弯式(VSB),铸坯厚度70/60(mm)或60/50(mm),带液芯压下,冶金长度9265mm,5个扇形段,浇铸速度5.1m/min(63mm厚时),薄板坯宽度1000~1500mm,其中32%为1000mm,55%为1270mm,13%为1500mm。新的CSP铸机生产的薄板坯通过240m长的辊底式加热炉(使板坯温度均匀)和高压水除鳞设备(压力400bar)直接用现有的热连轧机组生产不锈钢卷,铸机生产能力达100万吨。 特别要指出的是特尔尼厂既能用现有的厚板坯生产,也能用薄板坯生产,热连轧机总生产能力为180万吨,其中150万吨为不锈钢。 |
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