【摘要】：連鑄坯角部橫裂紋是常見的鑄坯表面缺陷,而高發(fā)生率的角部橫裂紋已經(jīng)成為影響低碳微合金鋼連鑄坯質(zhì)量和連鑄生產(chǎn)順行的重要因素,本文以國內(nèi)某鋼廠2#板坯連鑄機生產(chǎn)的低碳微合金鋼為研究對象,進行了連鑄坯角部橫裂紋宏觀及微觀形貌表征研究；判定連鑄坯角部裂紋發(fā)生溫度區(qū)間研究：不同成分及冷卻模式條件下試驗鋼種連鑄坯高溫熱塑性能研究：試驗鋼種連鑄坯溫度場數(shù)值模擬計算及優(yōu)化研究：以及基于角部橫裂紋控制的二冷優(yōu)化工業(yè)試驗。首先運用Micro-CT對角部橫裂紋三維形貌進行了三維,相對二維觀察,三維觀察更能真實反映裂紋在連鑄坯內(nèi)的具體情況,可觀察到裂紋尖端形貌、裂紋沿晶界的擴展情況以及裂紋內(nèi)部各部分間的關聯(lián)性。對裂紋附近的成分及微觀組織進行了分析,裂紋內(nèi)部存在有氧化鐵層、裂紋所在的晶界處生成了厚度超過50μm的先共析鐵素體網(wǎng)膜、裂紋附近組織被細化以及未發(fā)生脫碳現(xiàn)象均表明試樣鋼種鑄坯角部橫裂紋均發(fā)生在二冷區(qū)。通過對角部橫裂紋進行剖析,建立一種根據(jù)角部橫裂紋附近金相組織來預測角部橫裂紋發(fā)生溫度范圍的方法,主要研究微觀組織包括裂紋與枝晶、裂紋附近的脫碳、裂紋附近組織的大小、裂紋附近組織的對稱性等。高溫熱塑性研究結(jié)果表明調(diào)節(jié)碳含量、增加鈦含量均可有效改善試驗鋼種的高溫熱塑性。鋼中加鈦的作用有兩方面,一方面在高溫區(qū)生成的鋁鈦氧化物可作為塑坑的核心,促進延性斷裂的發(fā)生,另一方面鋁鈦氧化物、氮化鈦的生成可減少氮化鋁的生成。工業(yè)試驗亦表明加鈦能有效減少鑄坯角部橫裂紋的發(fā)生�？炖淠Ｊ较落摲N的脆性溫度區(qū)間最寬,復合冷卻模式次之,慢冷模式的最窄：慢冷模式有利于在高溫區(qū)獲得尺寸更為粗大的析出物,快冷模式有利于在低溫區(qū)獲得細晶組織：采用高溫區(qū)弱冷+低溫區(qū)強冷的復合冷卻模式可同時獲得較為粗大的析出物及細晶組織。單獨存在于奧氏體晶界的鐵素體對鋼種的熱塑性能影響顯著,沿晶鐵素體膜厚度值越大,表征鋼種塑性的試樣斷面收縮率RA值越小,當鐵素體膜厚度大于5μm時,鐵素體膜厚度與RA值幾乎呈線性負相關,反之,則幾乎沒影響。對試驗鋼種連鑄二冷條件進行了數(shù)值模擬計算優(yōu)化并進行了相關工業(yè)試驗,針對某鋼廠2#板坯直弧形連鑄機,在保證不惡化鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前提下,采用弱冷+強冷的復合二冷模式能有效減少鑄坯角部橫裂紋的發(fā)生：優(yōu)化后的二冷模式取代了原二冷模式應用于實際生產(chǎn)。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF777

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本文編號：2800481