《微合金鋼連鑄過程鑄坯表層原始奧氏體晶粒細化研究》是依託重慶大學，由文光華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微合金鋼連鑄過程鑄坯表層原始奧氏體晶粒細化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：文光華
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
連鑄坯表面橫向開裂問題是微合金高強度鋼鑄坯最常見的質量缺陷。現有避開第III脆性溫度區間的方法還不能有效地消除微合金鋼鑄坯表面橫裂紋。大量研究表明這種橫裂紋均是沿著粗大原始奧氏體晶界形成和擴展的，那為什麼不以控制鑄坯表層原始奧氏體晶粒尺寸為核心來解決鑄坯表面橫裂紋呢？為此，本項目提出採用共聚焦雷射掃描顯微鏡和重熔凝固冷卻實驗裝置，模擬連鑄過程中鑄坯表層的熱循環過程，開展微合金鋼鑄坯表層原始奧氏體晶粒形成過程及雙相變法對奧氏體晶粒細化的影響研究，得到實現雙相變法控制參數對相變轉變數和新形成奧氏體晶粒尺寸與微合金鋼原始奧氏體晶粒細化的定量關係，以及微合金元素碳氮化物析出行為對奧氏體晶粒均勻細化的影響規律。建立起微合金鋼連鑄坯足輥和零段熱循環工藝與鑄坯表層奧氏體晶粒度及鑄態室溫鐵素體晶粒尺寸的定量關係，為尋求通過細化鑄坯表層原始奧氏體晶粒方法實現解決微合金高強度鋼鑄坯表面橫向開裂問題打下基礎。
結題摘要
微合金鋼鑄坯表面角部橫向開裂一直是國內外鋼廠急待解決的一大難題。從橫裂紋的形成機理來看，粗大的原始奧氏體晶粒是導致裂紋沿晶界形成和擴展的重要因素。若能在連鑄過程中實現奧氏體晶粒細化，則可盼減少角部橫裂紋的發生。為此，項目採用高溫共聚焦雷射掃描顯微鏡模擬微合金鋼在結晶器內的初始凝固以及鑄坯表層在二冷段的熱循環過程。對微合金鋼連鑄過程中奧氏體長大行為、雙相變細化奧氏體晶粒機制和橫裂紋敏感性表征等方面展開了深入地研究；在此基礎上，進行了雙相變細化奧氏體晶粒的工業試驗。重要結果如下：①通過高溫共聚焦雷射掃描顯微鏡模擬微合金鋼凝固冷卻過程，對奧氏體長大行為進行了研究，建立了奧氏體開始長大溫度與碳當量之間的量化關係，分析了微合金元素對奧氏體長大行為的影響並採用誤差分析方法建立了表征釘扎作用的影響因子。在現有模型基礎上，修正後模型對奧氏體晶粒尺寸的計算誤差降低5%。②提出了原始奧氏體當量直徑(DγP)的概念，建立了基於鑄態組織表征裂紋敏感性的模型，並得到鑄態組織參數與鑄坯表面橫裂紋敏感性關係判據。③通過模擬鑄坯表層雙相變熱循環過程，深入研究了雙相變工藝中冷卻階段與回熱階段對奧氏體晶粒的細化機制。在實驗鋼種熱物性參數條件下，當冷卻速度控制在5℃/s，冷卻溫度為640℃，回熱溫度為1100℃，回熱速度為3℃/s時，可使粗大的原始奧氏體晶粒（晶粒尺寸1.2mm）細化至0.47mm；進一步最佳化雙相變工藝中的冷卻過程（以5℃/s的冷卻速度冷卻到800℃，再以1℃/s的冷卻速度冷卻到640℃），可使粗大的原始奧氏體晶粒細化至0.3mm左右，且粒度分布較為均勻。④採用攀鋼板坯弧形連鑄機進工業試驗，對不同二冷條件下的鑄坯表層組織演變進行了分析，探討了鑄坯表層組織隨著表面深度的延伸存在三個組織演變區。通過工藝最佳化擴大雙相變區，使鑄坯在矯直時得到分布均勻、細小的奧氏體晶粒將是減輕表面橫裂紋敏感性的關鍵。工業試驗中，在控制冷卻模式下，由於獲得了較寬的雙相變區（表面深度3.5-8mm），組織分布均勻、細小，鑄坯角部橫裂紋指數顯著降低。基於以上研究，澄清了雙相變工藝中奧氏體晶粒尺寸細化機制，得到了微合金鋼鑄坯表層組織與橫裂紋敏感性的關係，為尋求通過細化鑄坯表層奧氏體晶粒方法實現解決微合金高強度鋼鑄坯表面橫向開裂問題打下了理論基礎。
