The Structural Peclet Number has been estimated experimentally by analyzing the morphology of the continuously cast brass ingots. It allowed to adapt a proper development of the Ivantsov’s series in order to formulate the Growth Law for the columnar structure formation in the brass ingots solidified in stationary condition. Simultaneously, the Thermal Peclet Number together with the Biot, Stefan, and Fourier Numbers is used in the model describing the heat transfer connected with the so-called contact layer (air gap between an ingot and crystallizer). It lead to define the shape and position of the s/l interface in the brass ingot subjected to the vertical continuous displacement within the crystallizer (in gravity). Particularly, a comparison of the shape of the simulated s/l interface at the axis of the continuously cast brass ingot with the real shape revealed at the ingot axis is delivered. Structural zones in the continuously cast brass ingot are revealed: FC – fine columnar grains, C – columnar grains, E – equiaxed grains, SC – single crystal situated axially.
Some metallographic studies performed on the basis of the massive forging steel static ingot, on its cross-section, allowed to reveal the following morphological zones: a/ columnar grains (treated as the austenite single crystals), b/ columnar into equiaxed grains transformation, c/ equiaxed grains at the ingot axis. These zones are reproduced theoretically by the numerical simulation. The simulation was based on the calculation of both temperature field in the solidifying large steel ingot and thermal gradient field obtained for the same boundary conditions. The detailed analysis of the velocity of the liquidus isotherm movement shows that the zone of columnar grains begins to disappear at the first point of inflection and the equiaxed grains are formed exclusively at the second point of inflection of the analyzed curve. In the case of the continuously cast brass ingots three different morphologies are revealed: a/ columnar structure, b/ columnar and equiaxed structure with the CET, and c/ columnar structure with the single crystal formation at the ingot axis. Some forecasts of the temperature field are proposed for these three revealed morphologies. An analysis / forecast of the behavior of the operating point in the mold is delivered for the continuously cast ingot. A characteristic delay between some points of breakage of the temperature profile recorded at the operating point and analogous phenomena in the solidifying alloy is postulated.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera wyniki badań laboratoryjnych i prób przemysłowych wykonanych w projekcie celowym nr 6 T08 2004 C/06379 pt.: "Opracowanie i wdrożenie technologii produkcji wlewków ciągłych ze stali z mikrododatkiem glinu o wysokiej podatności do kształtowania plastycznego ", dofinansowanym przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji (obecnie Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego). W wyniku realizacji projektu opracowano i wdrożono w zakładzie Ferrostal Łabędy technologie wytwarzania ciekłej stali i jej ciągłego odlewania na wlewki o wysokiej jakości powierzchni o przekrojach poprzecznych 140 mm x 140 mm i 160 mm x 160 mm z gatunków stali o zawartości węgla w zakresie perytektycznym (0,07-0,25%) oraz z mikrododatkami Al i pierwiastków o silnym powinowactwie z azotem (Nb, V, B). Opracowano także procedury uzyskiwania określonego poziomu siarki (do 0,040%) i azotu (do 0,020%) w stali uspokojonej glinem. Opracowano i zastosowano metodę dodatkowego chwilowego schładzania naroży wlewka ciąglego i ponownego ich nagrzewania ciepłem wnętrza wlewka, w celu zmodyfikowania struktury i polepszenia właściwości. Wykonano i zastosowano doświadczalny układ dodatkowego chwilowego schładzania naroży wlewków kw. 160 mm, którego celem, jest modyfikacja struktury obszaru naroży, polegająca na rozdrobnieniu ziarn. Zastosowane chwilowe chłodzenie jest tak realizowane, że po modyfikacji mikrostruktury, na wejściu do klatki ciągnąco-prostującej, naroża osiągają temperaturę mieszczącą się w optymalnym zakresie, ustalonym dla określonej grupy gatunkowej stali. Wyniki pomiarów temperatury przed i za klatką ciągnąco-prostującą oraz wyniki obserwacji mikrostruktury wskazują, że efekt rozdrobnienia i ujednorodnienia struktury następuje na skutek wymuszonej przemiany [gamma] -> [alfa] -› [gamma]. Wytworzona drobnoziarnista struktura w efektywny sposób hamuje rozprzestrzenianie się pęknięć powierzchniowych. Uzyskano wlewki o wysokiej jakości i o dobrej odksztalcalności bez powstawania wad w procesach przeróbki plastycznej. Nowy asortyment wlewków ciągłych, produkowany w wyniku wdrożenia projektu, przeznaczony jest do walcownia wyrobów o wymaganej bardzo dobrej jakości powierzchni (kształtowników specjalnych, prętów, rur) do zastosowań m.in. w przemyśle samochodowym,.
EN
The paper contains results of laboratory investigations and industrial trials carried out in the targeted project no 6 T082004 C/06379 entitled "Development and implementation of technology for production of Al - microalloyed continuously cast steel billets with increased ability to hot working" supported financially by the Ministry of Science and Information Technology (now Ministry of Science and Higher Education). The outcome of the project was development and implementation at Ferrostal Łabędy Sp.zo.o. technologies for steel making of peritectic grades (containing 0.07-0.25%C) microalloyed with Al and the elements having high affinity to nitrogen (Nb, V, B) and continuous casting of these grades into 140 mm square and 160 mm square billets. Procedures for obtaining specific level of sulfur content (up to 0.040%) and nitrogen (up to 0.020%) in Al-killed steel were also worked out. Method for a short-time water cooling of the corners of cc billet followed by re-heating caused by the heat of the billet core for the purpose of modifying microstructure and improving properties was elaborated and implemented. High quality billets showing increased ability to hot deformation without cracking were produced. An experimental additional cooling device for a short-time water cooling of the corners of a 160 mm square billets enabling refinement of grains was constructed and applied. The applied short-time cooling was conducted in such a way that the corners which undergone structure modification at the entry to the unbending stand were re-heated to the optimum temperature range determined for a particular steel grade. Results of temperature measurement in front of and behind the unbending stand and results of microstructure investigation showed that the grain refinement effect resulted from the forced [gamma] -> [alpha] -> [gamma] transformation. Produced fine-grained microstructure hindered effectively propagation of surface intergranular cracks. New grades of continuously cast billets, production of which was implemented as a results of the project, are used for rolling of bars, sections and tubes with demanded high quality surface applied among others in automotive industry.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.