03 微合金化钢板坯角部横裂纹控制技术开发

X(m)
X(m)
(a) 常规结晶器；(b)倒角结晶器(
22o )
(c) 倒角结晶器(
30o )；(d)倒角结晶器( 45o )
图4
倒角角度对结晶器出口凝固坯壳厚度和流动的影响
1.2
倒角长度对铸坯角部钢水流动、传热和凝固的影响
图 5 给出了在结晶器出口位置处，倒角角度为 30°时，倒角长度对铸坯角部温度和流动的影响。可以
1.1.4
倒角角度对铸坯角部坯壳厚度的影响
图 4 显示了倒角形状对结晶器出口凝固坯壳厚度和流动的影响。可以看出，整体上宽面坯壳厚度较为 均匀，而在靠近窄边位置略薄，这归因于水口射流对铸坯窄面坯壳的冲刷。在铸坯的角部存在着强的钢水 流动，倒角 α=22°与常规的结晶器的流动模式相类似。但是当倒角增大到 α=45°，强烈的钢水流动聚在 铸坯的角部，抑制了角部凝固坯壳的生长。因此，尽管增大结晶器倒角有助于提高角部的温度，但是，在 同样的冷却条件下，铸坯角部流动增强，降低了凝固坯壳的厚度。因此，在优化倒角设计时，需要对结晶 器窄面铜板的冷却结构进行改进。
Temperature: 1300 1350 1400 1450 1550 1713 1776 1781 1783 1784 1785
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1781
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1 78
3
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83
1713
84
17
17
83
17
图2
前言
微合金化高强度钢简称微合金化钢，是上世纪 60 年代以后迅速发展起来的工程结构用钢。目前，发 达国家微合金化钢产量的比例约为钢材总产量的 10%～15%。我国微合金化产量已超过年产七千万吨的水 平。国内生产微合金化钢的厂家主要有宝钢、鞍钢、武钢、首钢、重钢、济钢、本钢、沙钢、马钢、唐钢、 邯钢等大型钢铁企业。然而，在微合金化钢板带材生产技术中，铸坯及钢板表面质量缺陷一直是困扰国内 各大钢厂的关键技术问题，甚至像德国蒂森、奥地利的奥钢联、日本的新日铁、韩国的浦项钢铁等具有世 界先进水平的企业也不例外。其中铸坯缺陷以角部横裂纹为主，据统计约占各类缺陷的 50%以上[1-5]。由 于其影响因素很多，虽然经过科研工作者的大量努力，大部分铸坯横裂纹缺陷得到减轻，但未能从根本上 加以解决。尤其是在生产碳含量在 0.08%～0.20%的典型包晶、亚包晶类微合金化钢时，由铸坯角部横裂 纹造成的板带材边部缺陷在各大钢铁公司普遍存在[6]。大倒角结晶器技术的应用可以有效控制铸坯角部横
Technology Development for Controlling Slab Transverse Corner Crack of Micro-alloyed Steels
Zhang Hui, Wu Yeming, Wang Minglin, Tao Hongbiao, Wang yicheng, Gan Yong
(a) 常规结晶器
图1
(b)倒角结晶器
结晶器中心对称面位置处流动分布图
1.1.2
倒角角度对结晶器角部钢水流动的影响
图 2 给出了结晶器出口位置处，倒角角度对铸坯角部温度和流动的影响。可以看出随着倒角角度的增 加，铸坯角部的表面温度增加，在铸坯宽面与窄面的角部附近的流动增强。与其它倒角角度相比，α=45° 时铸坯角部形成了明显的漩涡流动，对铸坯角部的流动冲击更大，这对坯壳的均匀生长将产生不利影响。
微合金化钢板坯角部横裂纹控制技术开发及应用
张 慧 吴夜明 王明林 陶红标 王一成 干 勇
（钢铁研究总院，北京，100081） 摘要 在研究微合金化钢角部横裂纹形成机理， 以及对倒角铸坯凝固传热、 应力应变和倒角铜板温度分布的数值模拟结果的
基础上，开发了微合金化钢角部横裂纹控制技术。数值模拟结果表明：倒角形状对铸坯角部温度和应力应变及铜板温度有明 显的影响。倒角角度的增加，铸坯角部的表面温度近似呈线性增加，较小的倒角长度就能使角部温度大幅度提高。当应变速 率一定时，30°和 45°倒角铸坯棱角部位切向应力应变相对最小，仅为直角铸坯的 40%~46%，30°优于 45°；30°倒角铸 坯的倒角长度控制在 65mm～85mm 时，铸坯棱角部位切向应力应变相对较小；倒角铜板角部温度比直角铜板角部温度高约 40°。大量工业试验结果表明：倒角结晶器技术的采用，有效改善了铸坯的角部冷却条件和受力状态。铸坯角部温度提高了 100℃左右；铸坯角横裂发生率控制在 0.04%以下。同时带钢和中板的边直列缺陷得到明显改善。 关键词 微合金化钢 角横裂 倒角结晶器 板坯
0.1
0.1
Y(m)
Y(m)
0
(a) =0
o
0
(b) =22
o
-0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8
-0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8
X(m)
X(m)
0.1
0.1
Y(m)
Y(m)
0
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o
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(d) =45
o
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-0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8
结晶器出口位置处倒角角度对铸坯角部流动和温度分布的影响
(a) 常规结晶器；(b)倒角结晶器(α=22°)；(c) 倒角结晶器(α=30°)；(d)倒角结晶器(α=45°)
1.1.3
倒角角度对铸坯角部温度的影响
图 3 表示了倒角角度对铸坯角部温度的影响。图中可以看出，与常规结晶器相比，倒角为 α=22°、 α=30°、α=45°依次能够将结晶器出口铸坯的角部温度提高约 160℃、220℃、288℃，温度近似呈线性增 加；而在距弯月面 3m 处的铸坯角部温度依次提高了 120℃、198℃和 260℃。因此，从提高铸坯角部温度 来说，倒角设计为 45°最好，但是从它对铸坯角部流动状态的影响来看，其并不是最优。因此，结合角部 的温度和流动分析，合理地进行倒角设计是必要的。
(Central Iron and Steel Research Institute, Beijing, P R China,100081) Abstract Technology for controlling slab transverse corner crack of micro-alloyed steels was developed based on the investigation on forming mechanism of slab transverse corner crack and numerical simulation of chamfered slab and copper plate. The numerical simulation results show that the increased chamfered angle leads to an approximately linear increase of the slab surface temperature. Very small length can lead to the significant increase of the temperature near the slab corner. At the same slope width, the tangential strain on the slab edges and corners is minimum when the chamfered angle is 30o and 45o, 30o is better than 45o, it is only 40% to 46% of rectangular slabs with the same cross-sectional area. At the same chamfered angle(30° ), when the chamfered length is controlled between 65mm～85mm, the tangential strain on the part of the slab edges and corners is relatively smaller. The corner temperature of chamfered copper plate is 40°higher than normal rectangular plate. Industrial trial results show that the slab corner temperature at straightening part increases about 100 ℃ by using chamfered mold compared to the conventional molds. The slab transverse corner cracks have been reduced to less than 0.04%. Slivers on strip and plate are also reduced obviously. Key Words micro-alloyed steel transverse corner crack chamfered mold slab
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Temperature: 1300 1350 1400 1450 1550 1713 1776 1781 1783 1784 1785