連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因

1、連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（1）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：10423.什么是連鑄坯的質(zhì)量問題? 最終鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量取決于連鑄坯的質(zhì)量。所謂連鑄坯的質(zhì)量是指得到合格鋼材產(chǎn)品所允許的鑄坯缺陷的嚴(yán)重程度。 我們關(guān)心的是，哪些連鑄坯的質(zhì)量問題可以通過電磁攪拌來解決，這就一定會涉及質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。24.鑄坯質(zhì)量問題主要有哪些? (1)鑄坯的純凈度(夾雜物數(shù)量、形態(tài)、分布等)； (2)鑄坯的表面缺陷(裂紋、夾渣、氣孔等)； (3)鑄坯內(nèi)部缺陷(裂紋、偏析、夾雜、疏松和縮孔等)。 鑄坯的純凈度主要取決于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前的處理過程，即在澆注前把鋼水搞“干凈”些；同時澆鑄時要控制工

2、藝，不讓夾雜物隨鋼水下行。 鑄坯純凈度的控制是從熔煉開始(電爐、轉(zhuǎn)爐)到爐外精煉、中間包冶金、保護(hù)澆注以及電磁攪拌工藝的全過程控制。 鑄坯的表面缺陷主要取決于鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝固過程，它與結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成過程、結(jié)晶器液面波動、浸入式水口設(shè)計、保護(hù)渣性能等因素有關(guān)。必須控制影響表面質(zhì)量的各參數(shù)在目標(biāo)值以內(nèi)，從而生產(chǎn)無缺陷的鑄坯，這是熱送和直接軋制的前提。 鑄坯的內(nèi)部缺陷包括內(nèi)部裂紋、疏松與縮孔，主要取決于在二次冷卻區(qū)鑄坯冷卻過程和鑄坯支撐系統(tǒng)。合理的二次冷卻水分布，支承輥的對中，防止鑄坯鼓肚等是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前提。 鑄坯內(nèi)部元素偏析，是與全過程有關(guān)的。 因此，為了獲得良好的鑄坯質(zhì)量，可以根

3、據(jù)鋼種和產(chǎn)品的不同要求，在連鑄的不同階段，如鋼包、中間包、結(jié)晶器和二冷區(qū)采用不同的工藝技術(shù)(包括電磁攪拌)，對鑄坯質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（2）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：7925.連鑄坯中非金屬夾雜物有哪些類型? 連鑄坯中非金屬夾雜物，按其生成方式可分為內(nèi)生夾雜和外來夾雜。 內(nèi)生夾雜，主要是指出鋼時，加鐵合金的脫氧產(chǎn)物和澆注過程中鋼水和空氣的二次氧化產(chǎn)物，如鋁的氧化物。 外來夾雜，主要是冶煉和澆鑄過程中帶入的夾雜物，如鋼包、中間包耐火材料的浸蝕物，卷入的包渣和保護(hù)渣、水口被沖刷的殘留物等。 連鑄坯中最后凝固的夾雜物的數(shù)量、分布和粒度，是受中間包內(nèi)鋼

4、水的純凈度、結(jié)晶器內(nèi)注流的沖擊深度以及注流的運(yùn)動狀態(tài)等制約的。對弧形連鑄機(jī)來說，在離內(nèi)弧面1/4厚度處夾雜物有聚集現(xiàn)象，這是一個嚴(yán)重缺點(diǎn)。電磁攪拌可以控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水的運(yùn)動，并排除夾雜物，因此我們要認(rèn)真研究雜質(zhì)的產(chǎn)生和運(yùn)動規(guī)律。26.如何區(qū)分夾雜物的大小? 夾雜物粒度的大小，是根據(jù)鑄坯被加工為成品時，是否影響加工性能而分為微細(xì)夾雜和大型夾雜兩種。一般認(rèn)為，夾雜物粒度小于50m的叫微細(xì)夾雜，粒度大于50m的叫大型夾雜。27.連鑄坯中夾雜物來自哪里? 在連鑄坯中發(fā)現(xiàn)的夾雜物組成復(fù)雜，形態(tài)各異。從夾雜物的成分來判斷，大致可以知道夾雜物的來源。 (1)夾雜物中含有弱脫氧元素較多，且SiO2+MnO含量

5、大于60以上，尺寸大于50m，可以判定夾雜物是空氣與鋼水二次氧化所致； (2)夾雜物組成與耐火材料組成相近，且形狀特殊、尺寸較大，可以判定為耐火材料的侵蝕物； (3)夾雜物中含有鉀、鈉等元素，說明是由于結(jié)晶器保護(hù)渣卷入鋼水中所致。28.弧形連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)夾雜物聚集有何特點(diǎn)? 截至2000年，我國已建成大小方坯弧形鑄機(jī)1039流，圓坯專用弧形鑄機(jī)23流，總計1062流，其中不少方坯鑄機(jī)可同時兼拉圓坯。夾雜物在內(nèi)弧聚集對圓坯穿管極為有害。 弧形鑄機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的原因，鑄坯中大顆粒夾雜物是比較嚴(yán)重的，而且聚集在內(nèi)弧面1/4處，其成因如圖21所示。 夾雜物隨鋼流沖向結(jié)晶器下部，拉速越快，沖擊越深。由于比重

6、的原因，夾雜物有一個上浮的趨勢。鋼流運(yùn)動是一個圓弧軌跡，與上浮力(垂直方向)合成，雜質(zhì)便向鑄坯內(nèi)弧側(cè)運(yùn)動，至凝固前沿，被黏稠區(qū)所俘獲。這種質(zhì)量問題，無論是方坯、圓坯、板坯的弧形鑄機(jī)，都是存在的，不得不采取多種方法，如在弧形機(jī)上加電磁攪拌，在板坯機(jī)上加電磁制動來解決。日本川崎水島鋼廠和日本鋼管福山廠甚至將弧形板坯鑄機(jī)改為立彎式鑄機(jī)，使上段有3m以上的垂直段，以利于夾雜物上浮，對于大多數(shù)弧型圓坯鑄機(jī)來說，一個性能良好的結(jié)晶器電磁攪拌是必須的。電磁攪拌所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，使鋼液在下行過程中，作強(qiáng)烈的圓周運(yùn)動，這種運(yùn)動會使鋼液(比重大)產(chǎn)生離心力，向坯殼壓縮，而夾雜(比重輕)則向心運(yùn)動，聚集起來，高溫的夾

7、雜集合會使顆粒增大而更趨于上浮，避免了向內(nèi)弧移動。而電磁旋轉(zhuǎn)力的作用，減輕了鋼液注流沖擊深度，也有利于夾雜物上浮。29.按影響成品加工性能分，夾雜物有哪些類型? 按夾雜物變形能力可分為脆性夾雜、塑性夾雜和半塑性夾雜。 脆性夾雜物一般指那些不具備塑性變形能力的簡單氧化物、復(fù)雜和復(fù)合氧化物，氮化物和不變形的球狀、點(diǎn)狀夾雜物。由于鋼絲是經(jīng)鋼坯熱軋成盤條后再經(jīng)拉拔而形成的，要求變形量很大，所以A1203、尖晶石等不變形脆性夾雜對線材的危害是很大的。 塑性夾雜物在鋼經(jīng)受加工變形時具有良好的塑性，沿著鋼的流變方向延伸成長條狀，屬于這類的有SiO2含量較低的鐵硅酸鹽、硫化鐵、錳(Fe、Mn)S等。 半塑性的

8、夾雜物一般指各種復(fù)合的鋁硅酸鹽類夾雜物。 鋼中非金屬夾雜物的變形行為比較復(fù)雜，不僅取決于夾雜物的類型，而且與夾雜物的成分及變形溫度密切相關(guān)。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（3）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：7230.裂紋的種類有哪些? 連鑄坯表面缺陷是影響連鑄機(jī)產(chǎn)量和質(zhì)量的重要缺陷。據(jù)統(tǒng)計，各類缺陷中裂紋占50。鑄坯出現(xiàn)裂紋，重者會導(dǎo)致拉漏或形成廢品，輕者要進(jìn)行精整，這樣既影響連鑄機(jī)生產(chǎn)率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加了成本。連鑄坯裂紋的種類見表21。表21連鑄坯裂紋的種類鑄坯裂紋種類表面裂紋角部裂紋內(nèi)部裂紋縱裂紋橫裂紋網(wǎng)狀裂紋角部縱裂紋角部橫裂紋中間裂紋角部裂紋皮下線裂紋中心線裂紋星

9、狀裂紋對角線裂紋矯直裂紋壓下裂紋 對各種裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，目的是研究電磁攪拌工藝對裂紋的影響。雖然到目前為止，學(xué)術(shù)界尚未認(rèn)可電磁攪拌器對裂紋肯定有什么影響，但是，一些連鑄專家曾認(rèn)為，結(jié)晶器攪拌器對鑄坯角部裂紋有抑制作用，而我們通過FEMS的研究，發(fā)現(xiàn)攪拌器對鑄坯局部裂紋有明顯的控制作用。31.表面縱裂紋有什么危害? 連鑄坯表面縱裂紋會影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量。如長300mm、深2.5mm的縱裂紋在軋制板材上會留下1125mm分層缺陷。 研究表明，縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器彎月面初生坯殼的不均勻性，作用于坯殼的熱應(yīng)力超過鋼的允許強(qiáng)度，在坯殼薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致斷裂，出結(jié)晶器后在二次冷卻區(qū)擴(kuò)展。32.表面

10、縱裂紋產(chǎn)生的原因有哪些? 水口與結(jié)晶器不對中、保護(hù)渣溶化性能不良、液渣層過厚或過薄導(dǎo)致渣膜不均等、結(jié)晶器液面波動、鋼中S+P含量超過允許值等。 以上原因會造成凝殼厚薄不勻或使局部凝固殼過薄容易發(fā)生裂紋；液渣層過薄、液面波動過大，縱裂紋明顯增加；S+P含量超標(biāo)，鋼的高溫性能和塑性明顯降低，易發(fā)生縱向裂紋。33.電磁攪拌對表面縱裂紋有什么影響? 連鑄工藝上防止縱裂紋的措施有：水口和結(jié)晶器對中；結(jié)晶器液面波動穩(wěn)定在±10mm；合適的浸入式水口插入深度；合適的結(jié)晶器錐度；結(jié)晶器與二冷區(qū)上部對弧要準(zhǔn)；合適的保護(hù)渣性能等。 MEMS產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，使鋼液沿凝固前沿不停地沖刷，因而有理由認(rèn)為，它能

11、使初生坯殼均勻化，從而減輕縱裂。在使用結(jié)晶器電磁攪拌時要注意強(qiáng)度，過強(qiáng)的攪拌，會使液面波動過大，反而引發(fā)裂紋。34.表面橫裂紋產(chǎn)生的原因及防止方法有哪些? 橫裂紋位于鑄坯內(nèi)弧表面振痕的波谷處，通常是隱藏不見的，裂紋深度可達(dá)7mm，寬度0.2mm。裂紋位于鐵索體網(wǎng)狀區(qū)。產(chǎn)生的原因一般是連鑄工藝控制失常所引起。比如：振痕太深、鋼中Al、N含量增加，促使質(zhì)點(diǎn)(A1N)在晶界沉淀，誘發(fā)橫裂紋；鋼坯在脆性溫度700900區(qū)間矯直；二冷太強(qiáng)等。 連鑄工藝方面防止橫裂的措施一般有：結(jié)晶器采用高頻小振幅；二次冷卻采用平穩(wěn)的弱冷卻，并使矯正時鑄坯表面溫度大于900；結(jié)晶器液面穩(wěn)定，并采用有良好潤滑性能、黏度較低

12、的保護(hù)渣。 一般來說，MEMS對橫裂影響甚微，但末端電磁攪拌(FEMS)可以使鑄坯表面溫度回升，可使因振痕引起的橫裂(細(xì)小)在下行時，特別是空冷區(qū)內(nèi)，不致受力而繼續(xù)擴(kuò)大，特別是對矯直溫度可能低于900的鑄機(jī)工藝來說，更有降級的效果。35.表面網(wǎng)狀裂紋和鑄坯角部裂紋產(chǎn)生的原因有哪些? 表面網(wǎng)狀裂紋：高溫鑄坯表面吸收了結(jié)晶器的銅，以及表面鐵的選擇性氧化。解決的辦法是結(jié)晶器銅板加鍍層。電磁攪拌不能改善網(wǎng)狀裂紋。 連鑄坯角部裂紋：角部縱向或橫向裂紋主要原因是結(jié)晶器結(jié)構(gòu)和安裝不對稱所造成。經(jīng)驗(yàn)證明，過強(qiáng)的MEMS攪拌，會使角部裂紋加重。36.連鑄坯的內(nèi)部裂紋有哪些? 根據(jù)連續(xù)鑄鋼500問的定義，內(nèi)部裂紋

13、是從結(jié)晶器拉出來的帶液芯的鑄坯，在彎曲、矯直或輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，在正在凝固的、非常脆弱的固液交界面產(chǎn)生的裂紋，叫內(nèi)部裂紋，它的種類大致分為8種： (1)矯直裂紋：是帶液芯的鑄坯在進(jìn)行矯正時受到超過允許的變形率造成的。 (2)壓下裂紋：由于拉輥壓力太大，于正在凝固的鑄坯固液兩相區(qū)中產(chǎn)生的。 (3)中間裂紋：主要是由于鑄坯通過二次冷卻區(qū)時冷卻不均勻，溫度回升大而產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的。另外鑄坯鼓肚或不對中造成外力，也可產(chǎn)生這種裂紋。 (4)角部裂紋：由于結(jié)晶器冷卻不均所造成的。 (5)皮下裂紋：離表面310范圍內(nèi)，細(xì)小裂紋的產(chǎn)生主要是鑄坯表層溫度反復(fù)多次變化而發(fā)生相變，裂紋沿兩種組織交界面擴(kuò)展而形成。

14、因?yàn)?10mm純粹是在結(jié)晶器內(nèi)生成，因此MEMS可以有效地控制其生成。 (6)中心線裂紋：在板坯橫斷面中心可見的裂隙，并伴隨有S、P的正偏析，它是凝固末期鑄坯鼓肚造成的。 (7)星狀裂紋：方坯橫斷面中心裂紋呈放射狀。二冷區(qū)冷卻太強(qiáng)，隨后溫度回升而引起凝固層鼓肚，使鑄坯中心黏稠區(qū)受到拉應(yīng)力破壞所致。 (8)對角形裂紋：二次冷卻不均，使鑄坯產(chǎn)生菱形變形所致。 裂紋發(fā)生的力學(xué)原理是，凝固界面的晶體強(qiáng)度非常小(僅13N/mm2)、由變形到斷裂的應(yīng)變?yōu)?.20.4。因此鑄坯受到外力(如鼓肚力、矯直力、熱應(yīng)力等)超過上述臨界值，就在固液界面產(chǎn)生裂紋，并沿柱狀晶擴(kuò)展，直到凝固殼能抵抗外力為止。 從上述各處裂

15、紋來看，多數(shù)在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的表面裂紋、氣泡、針孔等，可以通過MEMS來抑制。中間裂紋也可以通過電磁感應(yīng)的辦法來控制，只是目前尚未為此而專門設(shè)置這種裝置。至 少，在板坯的四角因冷卻過速，在矯直時會發(fā)生裂紋，因而已有專門的電磁感應(yīng)加熱裝置使其均溫而改善裂紋的例子。事實(shí)上，電磁感應(yīng)加熱與電磁攪拌器是同一種結(jié)構(gòu)，只不過一種是利用電磁推力，而另一種是利用電磁感應(yīng)渦流發(fā)熱和磁滯發(fā)熱而已。電磁感應(yīng)能改善鑄坯局部裂紋，已經(jīng)有了一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，至于工業(yè)推廣，還需要機(jī)會。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（4）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5337.連鑄坯皮下氣泡是如何產(chǎn)生和受控的? 在位于鑄坯表

16、皮以下，有直徑和長度各在1mm和10mm以上的向柱狀晶方向生長的大氣泡，這些氣泡如裸露在外的叫表面氣泡，沒有裸露的叫皮下氣泡，比氣泡小的呈密集狀的小孔叫針孔。 電磁攪拌可以沖刷初生殼凝固前沿，旋轉(zhuǎn)的鋼液有強(qiáng)的離心力，壓迫坯殼，使氣泡分離上浮。因此是一種有效的工藝手段。38.連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量主要指哪些? 連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量主要指中心元素偏析、中心疏松和縮孔。 連鑄坯的中間裂紋、中心裂紋也應(yīng)當(dāng)是考察質(zhì)量內(nèi)容之列；與影響內(nèi)部質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)還有等軸晶率、V狀偏析等。39.影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要原因有哪些? 影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要原因是鋼液冷卻、鑄坯凝固過程。 研究電磁攪拌技術(shù)，目的是為控制連鑄坯的

17、凝固過程，因而，我們首先要關(guān)注鑄坯的凝固過程。40.鋼液冷卻過程釋放的熱量包括哪些? 鋼水凝固過程中釋放的熱量包括： (1)鋼水過熱。由澆注溫度TC來決定： T1=TC一TL (2)凝固潛熱。不同的鋼種凝固潛熱是不同的： T2=TL一TS 低碳鋼的潛熱為310KJ/kg，潛熱放出的速率，直接關(guān)系到連鑄生產(chǎn)率； (3)物理顯熱。鋼從固相線溫度冷卻到室溫所放出的熱量。 顯熱的釋放過程比較復(fù)雜，在冶金長度內(nèi)，鑄坯坯殼在很長一段時間是由噴水冷卻的，而后一段空冷區(qū)是靠熱輻射冷卻的。外殼邊冷卻邊接受坯芯傳出的熱量。鑄坯完全凝固后，鑄坯繼續(xù)向空氣中輻射熱量，使鑄坯表面溫度上升并且均勻化。41.鋼液冷卻的動力

18、是什么? 首先，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)通過傳熱消除過熱，緊貼結(jié)晶器壁的那部分鋼液由液相轉(zhuǎn)變到固相，發(fā)生相變結(jié)晶，形成初生坯殼。 鑄坯凝固過程的冷卻動力就是溫度梯度。液芯溫度為TC，凝固前沿為TL，初生殼為TS，結(jié)晶器銅板外殼是冷卻水溫，外殼表面水溫在沸點(diǎn)以下，因此絕不會接近或超過100，即在核態(tài)沸騰區(qū)以下。在很短的距離內(nèi)，溫度差值約1400，溫度梯度很大。巨大的溫度梯度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的對流和傳導(dǎo)。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（5）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6042.在結(jié)晶器區(qū)段內(nèi)，傳熱有幾個渠道? (1)澆鑄和攪拌會引起鋼液的運(yùn)動，因而引起熱的對流；(2)鋼液與結(jié)晶器壁接觸受冷凝固，

19、形成初生坯殼；(3)彎月面以下坯殼與器壁之間有傳導(dǎo)傳熱；(4)坯殼內(nèi)部因溫度梯度而從內(nèi)向外的熱傳導(dǎo)；(5)鋼液與凝固殼在兩相區(qū)的傳熱；(6)冷卻水與結(jié)晶器外壁之間的傳導(dǎo)和結(jié)晶器銅板很短距離內(nèi)的強(qiáng)烈的傳熱。43.結(jié)晶器壁傳熱過程是怎樣的? (1)在結(jié)晶器口下100140mm處，稱為彎月面，鋼液與結(jié)晶器銅板有壓力接觸。此處是靠結(jié)晶器壁傳熱的，此處傳熱效率最高。不過在鋼水和器壁之間，還有很薄的一層熔渣和潤滑劑，對傳熱有些影響，初生坯殼就從彎月面開始生長。 結(jié)晶器壁具有良好的導(dǎo)熱性，只需要結(jié)晶器壁很薄，熱阻很小，相當(dāng)于傳熱系數(shù)為2W/cm2·，這是一種傳導(dǎo)傳熱。 (2)凝固殼與結(jié)晶器壁之間的

20、傳熱，鋼水在彎月面處冷卻速度高達(dá)100/s，據(jù)測定鋼液彎月面處的結(jié)晶器熱流密度高達(dá)1.52.0MW/m2·。 (3)冷卻水與結(jié)晶器壁的對流傳熱。冷卻水通過強(qiáng)制對流，把結(jié)晶器壁的熱量迅速帶走，當(dāng)水流達(dá)到6m/s時，傳熱系數(shù)Hw=4W/cm2·，結(jié)晶器內(nèi)冷卻水不會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象。44.凝固殼的傳導(dǎo)傳熱是怎樣進(jìn)行的? 凝固殼的傳導(dǎo)傳熱是在坯殼內(nèi)進(jìn)行的，是單方向的，坯殼內(nèi)溫度梯度可達(dá)550/m。45.鋼液與鑄坯凝固殼界面的對流傳熱是怎樣進(jìn)行的? 鋼液與鑄坯凝固殼界面的對流傳熱。鋼液由中間包水口向結(jié)晶器內(nèi)不斷注入，引起結(jié)晶器內(nèi)鋼液的對流運(yùn)輸，對流會把鋼液的過熱傳給凝固的坯殼，對已凝固的

21、坯殼產(chǎn)生沖刷作用，使其減薄，達(dá)到熱交換行為。實(shí)踐表明，當(dāng)鋼水過熱度每增高10，凝殼就減薄2mm，可見過熱度高的鋼水既影響鑄坯質(zhì)量(中心偏析等)，又影響鑄機(jī)效率(控制拉速，以防拉漏)。46.二冷區(qū)傳熱有什么特點(diǎn)? 鑄坯在二冷區(qū)有約60的熱量放出，二冷區(qū)鑄坯表面熱量傳遞方式有： (1)冷卻水的蒸發(fā)和冷卻水加熱帶走熱量占58； (2)鑄坯表面輻射占25，輥?zhàn)优c鑄機(jī)的接觸傳熱占17。 可用對流傳熱方程來描述這一過程： =h(TSTW) 式中熱流，W/cm2； h二冷區(qū)綜合傳熱系數(shù)，W/cm2·； TS鑄坯表面溫度，； TW冷卻水溫度，。47.什么是二冷區(qū)傳熱效率? 二冷區(qū)噴水冷卻是一個復(fù)雜的

22、傳熱過程，一般采用鑄坯表面與冷卻水之間的傳熱系數(shù)h來表示二冷區(qū)冷卻能力，h大則傳熱效率高。傳熱系數(shù)與單位時間、單位面積的冷卻水量W(水流密度)的關(guān)系，以經(jīng)驗(yàn)公式表示： h=AWn 式中A、n常數(shù)，n=0.50.7； W一水流密度，t/(m2·min)。48.空冷區(qū)傳熱如何計算? 鑄坯在空冷區(qū)傳熱主要是向空中輻射傳熱。故空冷區(qū)導(dǎo)出的熱流由下式計算： =··(TS+273)4一(T0+273)4 式中空冷區(qū)平均熱流，W/m2； TS鑄坯表面溫度，； T0空氣的溫度，； 表面輻射系數(shù)； 斯蒂芬-波耳茲曼常數(shù)，5.76×10-8,W/m2·K4。連鑄坯

23、產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（6）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5749.連鑄二次冷卻工藝控制與電磁攪拌有什么關(guān)系? 二冷區(qū)電磁攪拌和末端電磁攪拌效果與鑄坯液芯直徑有很大關(guān)系，而在線測量液芯直徑是很困難的，一般通過了解二冷制度，并通過數(shù)學(xué)模型計算液芯，然后通過試驗(yàn)來檢驗(yàn)。 一方面，攪拌器安裝位置要與冷卻相匹配；另一方面，攪拌器安裝以后，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)二冷水量，來與攪拌器匹配，以求得最好的攪拌效果。50.鑄坯初生結(jié)晶形成有什么特性? 一般認(rèn)為，鋼液溫度降低到1535時就有晶體析出。在冷卻銅管，這種晶體會落腳于不平的管壁表面，形成基底；還有一部分自由懸浮，因重力作用下落或被鋼液的流場卷起

24、。 銅管受到冷卻水的強(qiáng)烈沖刷，形成很大的溫度梯度場，即產(chǎn)生冷卻動力，結(jié)晶核心具有冷卻優(yōu)勢，于是以晶核為基底就產(chǎn)生初生坯殼。 由于冷卻的不均勻性，坯殼中的一部分柱狀晶得到快速發(fā)展，并生成側(cè)晶、一次側(cè)晶、二次側(cè)晶等，我們叫樹枝狀晶。而越是發(fā)達(dá)的柱狀晶，越是具有冷卻優(yōu)勢，生長會更快。而自由晶的一部分可能被凝固前沿粥狀區(qū)所俘獲，另一部分自由懸浮或下落到熔池底部。 坯殼在出結(jié)晶器口后，被二冷區(qū)噴淋水直接冷卻，柱狀晶的發(fā)展，可能會產(chǎn)生“搭橋”效果，形成所謂穿晶結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象對連鑄坯是十分有害的。它的存在，會使鑄坯產(chǎn)生一種“小鋼錠”結(jié)構(gòu)，會加重中心偏析和縮孔，見圖22、圖23。51.結(jié)晶還可能出現(xiàn)哪些缺陷?

25、 (1)結(jié)晶器不同位置在正常凝固時，首先會在彎月面處形成初生殼，殼體緊貼結(jié)晶器銅管的四壁(圖24a)，到結(jié)晶器中部時，因凝固殼收縮，坯殼與銅板平面之間會形成一個很小的空隙(圖24b)?？障兜漠a(chǎn)生，會大大降低傳熱效果，縫隙可能會被熔融的保護(hù)渣或潤滑劑所填充，以改善傳熱。在結(jié)晶器出口處，因凝固收縮空隙應(yīng)當(dāng)增大(圖24c)，但由于結(jié)晶器的倒錐角關(guān)系，坯殼與銅板不能完全脫離。 在結(jié)晶器的中部，坯殼一方面受收縮力的作用，離開銅板；另一方面受到鋼水靜壓力而向外擴(kuò)張(靠近銅管壁)，這個過程是一種不穩(wěn)定過程。如果有電磁攪拌力讓鋼水旋轉(zhuǎn)起來，則離心力會給鑄坯初生殼更大壓力，使其緊貼銅管管壁。 電磁旋轉(zhuǎn)力會使液芯

26、內(nèi)部過熱鋼水作強(qiáng)烈的熱對流運(yùn)動，會使初生殼重熔，一方面影響了坯殼的成長，這對柱晶生長是不利的；另一方面卻使彎月面附近熱傳遞加快46倍，因而最終會改善凝固結(jié)構(gòu)。 (2)實(shí)際上沒有電磁攪拌時，結(jié)晶器內(nèi)初生殼生成是不理想的，一方面冷卻存在不均勻問題；另一方面，注流從水口進(jìn)入結(jié)晶器在結(jié)晶器這個方柱體內(nèi)(等似)是不均勻的，即流場不對稱，紊流的沖刷，使得坯殼生長不均勻，會出現(xiàn)如圖25的情況，產(chǎn)生如下后果。 初生殼不均勻，是表面和次表面裂紋的根源； 初生殼不均勻，有拉漏的危險； 冷卻不均勻，使某些部位柱狀晶得以快速發(fā)展，以致在二冷區(qū)“搭橋”。 為改善注流鋼水的不良影響，要妥善地使用MEMS，使旋轉(zhuǎn)鋼流成為主

27、流場，控制由于注流紊流形成的沖刷。 結(jié)晶器段MEMS的作用是：加快熱交換，抑制初生柱狀晶，增加等軸晶面積。可以改善鑄坯中心的質(zhì)量，也為FEMS功能的發(fā)揮提供了很好的條件。 綜上所述，鑄坯表面質(zhì)量和次表面質(zhì)量取決于結(jié)晶器內(nèi)凝固的環(huán)境和條件。一般從彎月面開始形成初生殼，到出結(jié)晶器口，鑄坯厚度為：小方坯h=812mm，板坯h=1215mm。表面的機(jī)械損傷(振痕)、氣泡、夾雜、皮下夾雜，裂紋等都與結(jié)晶器的條件有關(guān)。 振痕是由機(jī)械來調(diào)整的，而夾渣與中間包襯、水口材料、保護(hù)渣有關(guān)；夾渣的嚴(yán)重程度，與水口浸入深度和液面穩(wěn)定性有很大關(guān)系，如鋼種對鑄坯要求高，則必須加液面控制和恒拉速控制系統(tǒng)。為了減輕夾雜并改善

28、裂紋，控制鑄坯表面質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)使用電磁攪拌器。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（7）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6352.什么是連鑄坯中心偏析? 連鑄坯和模鑄坯的區(qū)別就在于鋼坯是直接軋制成材而不經(jīng)開坯工序，因而產(chǎn)生了中心偏析，這在成品加工中是無法消除和補(bǔ)救的。 在某種連鑄條件下，不同鋼種出現(xiàn)客觀偏析是由于溶質(zhì)元素被連續(xù)地擠入液體內(nèi)而導(dǎo)致連鑄坯中心的凝固組織出現(xiàn)正偏析，這種中心線偏析或稱軸向偏析，主要是在拉速高和中間罐內(nèi)鋼液過熱度高且澆注高碳鋼小方坯時比較嚴(yán)重。它的產(chǎn)生不難理解，溶質(zhì)元素凝固溫度低，因此它總是被先冷凝的坯殼往中心擠，以致富集起來。 溶質(zhì)元素特別是碳，沿鑄坯中心線的宏

29、觀偏析，在熱加工或熱處理后保留下來，并導(dǎo)致鋼材最終產(chǎn)品機(jī)械性能不均勻。53.如何分析偏析? 偏析的程度通常是在要求的區(qū)域內(nèi)鉆樣分析后確定。取樣方法有縱剖面中心取樣和橫剖面中心取樣。鉆頭直徑和鉆孔深度對分析數(shù)據(jù)有重要影響，橫剖面中心點(diǎn)偏析數(shù)據(jù)會偏大。 中心點(diǎn)是指幾何對角線的中心點(diǎn)，有時取樣在這點(diǎn)會碰到縮孔，而不得不偏移，這也對取樣數(shù)據(jù)有影響。 計算偏析率C/C0時，C0可以是斷面對角線或十字線上平均距離取點(diǎn)測試值相加的平均值，例如每條直線等距取1014個點(diǎn)，也可以是中間包鋼水中元素成分值。用中間包取樣，整個分析數(shù)據(jù)會減少工作量。 不同的取值方法會得出不同的結(jié)果。 20世紀(jì)80年代，Moil等人就

30、做過分析，鉆頭為3、孔深3mm、拉速1.5m/min、過熱度為50、含碳量0.85、斷面為160mm×160mm方坯。 分析結(jié)果是在縱向最大碳偏析率為1.8。 而Haminton和Moore對含碳0.79、過熱度為63、拉速為2.9m/min的90mm×90mm方坯用直徑(8mm鉆頭，取樣深度4mm，得到最大偏析率為1.2，這種較低的數(shù)值，無疑是由于鉆頭直徑較大取樣而引起的平均效果。 前面提到過的一個重要問題是，中心線偏析值在軸線上是不連續(xù)的，因此橫斷面上中心點(diǎn)取樣可能離散值很大，結(jié)果令人迷惑不解。 具體的取樣分析方法將在以后有關(guān)章節(jié)中介紹。54.為什么偏析與連鑄坯組織特點(diǎn)

31、有關(guān)? 一般認(rèn)為，合金元素的偏析是由于溶質(zhì)元素在凝固前沿析出，并由隨后的物質(zhì)流動和擴(kuò)散引起的再分配而生成。宏觀偏析是由溶質(zhì)富集的鋼液離開凝固前沿的物質(zhì)運(yùn)動所產(chǎn)生。 這種運(yùn)動的引起是由于： (1)液體內(nèi)部的溫度差和濃度差而引起的對流運(yùn)動； (2)鋼液注入結(jié)晶器產(chǎn)生的運(yùn)動； (3)重力對液體中生長晶體的作用。 一個基本的現(xiàn)象是：在有利于柱晶成長和被溶質(zhì)元素富集的液體流動的條件下，連鑄坯的軸向偏析將加劇。在有利于形成大面積等軸晶，而且微觀偏析分布均勻的條件下，則可以看到軸向偏析減輕。55.對偏析不利的工藝條件有哪些? (1)高碳鋼澆注時過熱度過高； (2)小斷面采用高拉速。 上述情況都會使柱狀晶區(qū)擴(kuò)

32、大，并產(chǎn)生鑄坯內(nèi)部缺陷或使所謂“小鋼錠結(jié)構(gòu)”發(fā)生。沿鑄坯軸線上，因凝固搭橋而形成的不規(guī)則的空間間隔，例如5cm10cm間隔。這種搭橋和凝固收縮同時發(fā)生，就會產(chǎn)生V狀偏析。56.如何簡要地描述偏析生成現(xiàn)象? (1)最初柱狀晶從結(jié)晶器壁上規(guī)則地生長。 (2)不穩(wěn)定的柱狀晶組織表露出不平衡和不均勻的生長狀態(tài)而導(dǎo)致某些柱晶比另外一些柱晶生長更快，在凝固的早期階段產(chǎn)生液相穴封閉的趨向。 (3)凝固橋是產(chǎn)生于兩個對立面而快速生長的柱狀晶區(qū)。另外，凝固橋可能由凝固前沿液相中的大量等軸晶核沉落并停留在對立的柱晶凝固前沿而形成。凝固橋的形成隨凝固金屬過熱波動而加劇。 (4)在兩個凝固橋之間殘留的鋼液凝固，富集合

33、金元素的粗大等軸晶通常在“小鋼錠”的頭部出現(xiàn)，該處柱狀晶區(qū)最長，并伴有縮孔。在小鋼錠的底部是攜帶夾雜物的小等軸晶的沉積區(qū)，合金元素較為貧乏。 這種理論認(rèn)為，鑄坯內(nèi)部軸向的溶質(zhì)元素偏析存在著周期性變化。這種現(xiàn)象在取樣分析時，可能使人產(chǎn)生誤判。這種現(xiàn)象在進(jìn)行冶金效果分析時要引起重視。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（8）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6357.鋼的成分對偏析有什么影響? 連鑄生產(chǎn)高碳鋼，軸向偏析是一個特殊問題，此鋼隨后熱軋和拉拔成棒材或線材產(chǎn)品，高碳區(qū)域出現(xiàn)在鋼的中心，而導(dǎo)致產(chǎn)品在熱加工、中間退火熱處理呈不均勻轉(zhuǎn)變，并在下一步加工工序中出現(xiàn)脆性區(qū)和提前損壞。其他溶質(zhì)元

34、素如硫、磷和錳的偏析，也與碳有相類似的趨勢，它們的偏析程度依S、P、C、Mn的順序而減輕。 在連鑄坯中心區(qū)，低碳鋼中殘余鋁低(0.003A1)出現(xiàn)型偏析，而殘鋁高(0.0037A1)。無論是低碳、中碳和高碳鋼鑄坯，中心均出現(xiàn)V型偏析，低碳鋼的宏觀偏析增大可以認(rèn)為是由于鐵素體比奧氏體溶解C、Mn元素少而使富集溶質(zhì)元素鋼液殘留下來，而且含碳0.1的鋼在轉(zhuǎn)變時的體積收縮為0.38，這將導(dǎo)致鋼液與結(jié)晶器壁之間間斷地產(chǎn)生氣隙，而使其熱傳導(dǎo)率比含碳0.3的鋼降低大約2025，這樣的收縮產(chǎn)生的鋼液流動足以使宏觀偏析增大。低碳鋼在轉(zhuǎn)變時，在奧氏體晶粒邊界形成FeS薄膜而使其更易產(chǎn)生裂紋。 TZAVARAS對液

35、體強(qiáng)迫流動對偏析的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)低合金鋼中的碳、硫、磷和夾雜形成元素錳和鋁有顯著的宏觀偏析。高碳工具鋼也就是含碳量大于1.0并含有少量Cr、Ni和W合金元素的鋼，出現(xiàn)軸向偏析。盡管已有報道，可以用專門的熱擴(kuò)散以減輕碳偏析，但錳、鉻形成的復(fù)雜碳化物會使偏析保持原狀。 在SidbecDosco，將低碳鋼的含錳量限制在0.5以下，較高碳含量的鋼的含錳量限制在0.8以下，以控制錳的軸向偏析，在連鑄板坯中錳大于1.5和碳超過0.15，將出現(xiàn)嚴(yán)重的軸向偏析。58.碳、硫、磷、錳的偏析有什么關(guān)聯(lián)? 如果對每種元素的偏析率均要取樣分析和計算，其工作量無疑是浩大的。Kawamoto等人已繪制了相對于碳的關(guān)

36、于硫、磷、錳的偏析率圖。雖然其結(jié)果是分散的，但對于每個元素看起來有個明顯的確定關(guān)系。假如是這種情況，將提供一種可能的辦法，即C、S、Mn和P的偏析率可以由已知的這些元素之一的偏析率來確定。 用被分析的一種元素來推斷其他元素的偏析，被作為一種控制手段。我們常常提出碳的偏析要求，當(dāng)碳偏析得到控制時，其他元素的偏析范圍我們就知道了，它們也相應(yīng)得到了控制，其他元素偏析率相對于碳元素偏析率的關(guān)系如圖26所示。 圖26中橫坐標(biāo)是碳偏析率C/C0，縱坐標(biāo)是其他元素的偏析率，分別是S/S0、P/P0、Mn/Mn0偏析的平均趨勢。59.柱狀晶寬度和中心偏析區(qū)寬度有什么關(guān)系? Moore等人發(fā)現(xiàn)，在相同的連鑄條件

37、下，柱狀晶區(qū)的長度和中心偏析區(qū)的寬度是依下述含碳的次序增大的：0.3、0.1、0.6。雖然高碳鋼和低碳鋼都有擴(kuò)大柱狀晶區(qū)的趨向，但關(guān)于在小方坯中心的等軸晶尺寸是低碳鋼(0.1C)的尺寸比高碳鋼的小。這可解釋為低碳鋼的等軸晶生長期短和凝固范圍小。此外還發(fā)現(xiàn)低碳鋼(0.10.2C)的C、Mn、P、S宏觀偏析比中碳鋼(0.30.6C)的大，同時其凝固順序不同，低碳鋼為液相鐵素體奧氏體，中碳鋼為液相奧氏體。60.過熱度對偏析有什么影響? 所謂過熱度，就是鋼液澆注時(一般指中間包內(nèi))鋼液實(shí)際溫度和液相線溫度之差。 連鑄過程中鋼液的過熱度大部分是通過結(jié)晶器液面下20200cm的范圍內(nèi)由結(jié)晶器壁和凝固殼向外

38、傳遞。雖然鋼液在結(jié)晶器內(nèi)是被連續(xù)注入的鋼流所攪動，但與模鑄相比，連鑄的過熱保持在更大的程度上，因此連鑄中間罐內(nèi)的過熱度對偏析和凝固的影響與傳統(tǒng)的模鑄相比要大得多，模鑄澆錠時，鋼液表面附近的過熱在澆注結(jié)束后數(shù)分鐘內(nèi)消失，而連鑄結(jié)晶器內(nèi)的情況與這有很大不同。 中間罐內(nèi)過熱度低時，將提供大量的等軸晶核，它能生成等軸晶的網(wǎng)絡(luò)，阻止凝固前期柱狀晶的生長，這將會形成由細(xì)小等軸晶粒組成的大面積等軸晶區(qū)。中間罐過熱度增大，柱狀晶區(qū)也擴(kuò)大，甚至產(chǎn)生凝固橋，分散的中心疏松變?yōu)檩S心位置的縮孔，其直徑增大，長度縮短，并使軸向偏析的寬度、濃度和縱向波動增大。 通過大量實(shí)踐和研究，證實(shí)過熱度對鑄坯是確有影響的，我們將一組

39、數(shù)據(jù)制成下列一組圖形(圖27圖211，110mm×110mm方坯，碳含量WC=0.8)。 從以上各圖中可以看出： (1)從圖27可看出：過熱度增加，等軸晶區(qū)面積減少。 (2)從圖28、圖29可看出：過熱度增加，鑄坯中心碳偏析增加。在過熱度為27時，碳偏析沿長度方向呈周期性變化，大約每5cm重復(fù)一次。 (3)從圖2一10、圖211看出：過熱度變化時，沿鑄坯長度方向碳的正偏出現(xiàn)的間隔和程度也在變化，過熱度越高，其變化越大。 (4)從圖212看出：S、P、Mn等元素的偏析，也受過熱度的很大影響。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（9）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5961.拉速

40、對偏析有什么影響? 對于一定斷面的鑄坯和鋼的化學(xué)成分，拉速增大時鑄坯液相穴加深，假使要保持鑄坯中心致密度，則有一個極限凝固速率不得超過此值。增加拉速，為獲得要求的縱向凝固速率，必須增加大熱量的導(dǎo)出。 增大拉速使液相穴延伸而更易搭橋和形成小鋼錠結(jié)構(gòu)，而且導(dǎo)致鑄坯中心組織變壞并帶有大縮孔、中心縮管和軸向偏析。所以若希望得到足夠短的液相穴，并使鋼液易于補(bǔ)縮，就要限制拉速。 從另一個角度來描述，增加拉速將使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)停留時間減少，隨之凝固速率減低。這將使熱排出時間延長，推遲等軸晶的成核和生長，并使柱狀晶區(qū)擴(kuò)大和使軸向偏析的擴(kuò)展加重。限制拉速還有一個重要的問題是，在一定長度的結(jié)晶器內(nèi)，應(yīng)形成足夠厚度

41、的凝固殼，以使鑄坯不致拉漏。 總而言之，拉速選擇取決于下列因素： (1)凝固金屬內(nèi)排出熱量的效率； (2)中間包過熱度； (3)斷面； (4)二冷制度； (5)鋼的成分； (6)結(jié)晶器長度； (7)是否有MEMS和FEMS，并與它們的運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。 總的是拉速低，偏析度?。坏^低的拉速不僅作業(yè)率降低，而且偏析并不繼續(xù)降低。 低碳鋼在結(jié)晶器內(nèi)的傳熱速率最低(含碳0.1時)，傳熱速率隨含碳量的增加而增大。直到碳含量為0.25，此后導(dǎo)熱速率保持基本穩(wěn)定。這一點(diǎn)很重要，說明碳含量為0.1的鋼與中碳鋼相比，其柱狀晶區(qū)增大并伴隨著軸向偏析增加。增加硫含量，例如增至0.3，對于0.1的碳鋼的傳熱速率有明顯的

42、改善，但對高碳鋼(0.7碳)則無效。62.連鑄工藝研究得出的最佳拉速是多少? 連鑄專家們提出的最佳拉速建議如下： 專用低合金鋼： 120mm×120mm方坯拉速1.8m/min 200mm×200mm方坯拉速0.8m/min 235mm×235mm方坯拉速0.7m/min 高碳鋼(C 0.75，Mn 0.580.85)： 110mm×110mm方坯拉速2.1m/min 115mm×115mm方坯拉速2.4m/min 方坯不銹鋼： 210mm×210mm(帶EMS時) 拉速1.0m/min一1.2m/min 板坯不銹鋼： 1090mm&

43、#215;127mm(不帶EMS時) 拉速0.9m/min 低碳鋼(C 0.120.14，Mn 0.65)： 板坯：1830mm×180mm 拉速達(dá)到0.8m/min 鋼中碳在0.10.85，錳在0.40.85的方坯：拉速可達(dá)4.0m/min。 以上是實(shí)踐中的典型澆注制度，但是這種制度不能保證軸向偏析有明顯的降低效果，因而產(chǎn)量(拉速)和質(zhì)量肯定存在矛盾，而現(xiàn)在小方坯的拉速已經(jīng)提高到2.54.0m/min，因此要尋求改善澆注工藝條件(放寬工藝條件)的辦法，就是電磁攪拌。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（10）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5163.鑄坯斷面尺寸對偏析有什么

44、影響? 已發(fā)現(xiàn)鑄坯斷面尺寸對凝固組織有明顯的影響，因而必然對軸向偏析有重要影響。 從冶金觀點(diǎn)出發(fā)，一般愿意澆注大斷面，它允許有較長的凝固時間，從而在液芯凝固前可以完全消除過熱度。這將使柱狀晶區(qū)相對長度減小并形成等軸晶，使中心區(qū)組織更為均勻。然而從能源和成本考慮，希望澆注出質(zhì)量滿意的最小斷面鑄坯。 由以上可知，當(dāng)斷面減小時，過熱度應(yīng)當(dāng)降低。澆注大斷面，中心偏析區(qū)的厚度也隨之增大；但是偏析面積(橫斷面)與鑄坯斷面的比值是減小的，檢查了一些鑄坯的偏析狀況： 矩形坯210mm×350 260mm×370mm 方坯250mm×250mm 160×160mm 113

45、mm×113mm 100mm×100mm 80mm×80 發(fā)現(xiàn)在160mm×160mm方坯上出現(xiàn)了最高的最大偏析率(Mn最大偏析率為1.3，C為1.6，用直徑3mm鉆頭鉆取深度3mm)。其次是250mm×250mm和80mm×80方坯，只有斷面大于250mm×250時，偏析才有實(shí)質(zhì)性的降低。同時，矩形坯偏析也會降低。 另一個很重要的問題是V狀偏析，將會在后面的章節(jié)討論。64.連鑄坯鼓肚對偏析有什么影響? 在二冷區(qū)鑄坯回溫太快，會產(chǎn)生鼓肚，鼓肚所產(chǎn)生的抽吸力相當(dāng)大，會把熔化在鋼液中的溶質(zhì)元素往末端抽吸，使偏析加重。65.為什么

46、研究中心線偏析及V狀偏析的定性模型很重要? 20世紀(jì)7080年代，國內(nèi)外學(xué)者做過大量試驗(yàn)，以求證中心線偏析生成的原因和確認(rèn)其定性模型。這里再次敘述，并不顯得多余，因?yàn)檫B鑄工作者碰到的鑄坯質(zhì)量的控制困難并未獲得很好解決，特別中心線偏析的問題。66.產(chǎn)生中心線偏析的成因有哪些? 當(dāng)凝固接近中心線時，中心線附近有一個黏稠區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，樹枝狀結(jié)晶之間的鋼液流動受三個主要動力的驅(qū)動： (1)由溫度梯度及合金元素偏析引起的鋼液密度變化，其綜合效應(yīng)是“收縮”； (2)由于凝固及上述收縮而引起的對鋼水的抽吸作用； (3)如果采用電磁攪拌，有由電磁攪拌造成的電磁力。 以上所敘述的3個動力，第(2)、(3)項的

47、影響是主要的。67.V狀偏析的生成機(jī)理是怎樣的? 在凝固區(qū)產(chǎn)生的收縮抽吸樹枝晶間的鋼水，主要是沿與總澆注方向的垂直方向(橫向指向中心)運(yùn)動的。但由于按熱焓所確定的固相分量分布關(guān)系，造成在黏稠區(qū)內(nèi)存在著滲透能力的梯度，因此樹枝晶間鋼水的流動很容易沿中心線方向進(jìn)行。因此，這種液體流動可以用兩種現(xiàn)象的綜合作用來表述： (1)垂直抽吸作用及水平孔隙梯度； (2)按V形路線沿澆注方向指向中心的流動。 樹枝晶間鋼水的流動開始是由于穿越樹枝晶網(wǎng)格組成的多孔介質(zhì)引起的。逐漸地，這種均勻化的流動轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N沿?fù)駜?yōu)通路流動的形式，有如大壩一側(cè)高壓洪水滲透堤壩泥沙而形成“管涌”。 按宏觀偏析生成機(jī)理，該處的條件可能形

48、成這種通道。實(shí)際上，流體具有使熱焓消失的同一方向。這些通道處于沿澆注方向的V形錐體區(qū)，這些V形通道相對于中心線方向的角度，比開始時樹枝晶間鋼水的穿流方向的角度要大一些，這是因?yàn)榇┩改芰Φ奶荻纫呀?jīng)形成了。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因（11）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5668.大方坯、凝固區(qū)間大的鋼種的凝固模型是怎樣的? 凝固過程可以用圖213來描述等軸晶區(qū)凝固對連鑄大方坯的中心偏析，如果在整個凝固期間均生成柱狀晶直至鑄坯中心時，則“小鋼錠”模型可以簡單地迭加在這里的模型上。 第一步：柱狀晶坯殼的凝固。液相穴中的金屬相對于液相線具有一定的過熱度。下落到結(jié)晶前沿的小晶體迅速被再

49、熔化，以此促進(jìn)了過熱度的降低。 第二步：液相穴被過冷，晶體可在液相中生長，它們沿凝固前沿下落并可被凝固前沿所捕集。 第三步：等軸晶的生長變得比柱狀晶生長更為容易，發(fā)生了柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變，從大方坯外表面向內(nèi)可以看到一層凝固殼，一層初生柱狀晶的黏稠區(qū)，過后是等軸晶和一個液相區(qū)，該區(qū)包括一個自由區(qū)組成的少量固相，它是由對流產(chǎn)生的。 第四步：所有自由液相消失，在中心線區(qū)形成一個黏稠區(qū)，但它具有流體性質(zhì)。 第五步：黏稠區(qū)的流動性消失，樹枝晶間的滲透作用開始。 第六步：偏析槽出現(xiàn)。 第七步：偏析槽沿中心線形成強(qiáng)烈的最后流動。 第八步：當(dāng)凝固進(jìn)行到最后階段時，保持最后凝固的液體中集中了殘留偏析元素的液體

50、。 圖中： t0，t1，tn為第1，2，(n+1)步的開始時間。 則t7t3為大方坯中心線的局部凝固時間。含碳量越高則該時間越長。該研究工作的主要設(shè)想是中心偏析的嚴(yán)重程度直接與時間區(qū)間長度有關(guān)，特別是第七步僅發(fā)生在凝固溫度間隔非常大的鋼種。69.控制中心偏析的方法及EMS的作用有哪些? 從上述模型同樣可以導(dǎo)出控制中心線偏析的方法，主要原因是凝固時的收縮，所以首先想到的是在最終凝固階段對鑄坯進(jìn)行軋制，這種工藝稱為“軟壓下”。 關(guān)于軟壓下這里不進(jìn)行討論。通過簡單地觀察，軟壓下只是在凝固過程末端將鑄坯進(jìn)行壓縮，以抵消凝固收縮力。在板坯二冷和末端使用軟壓下，效果比FEMS要好。 軟壓下可以把熔化的有嚴(yán)重偏析元素的鋼水往前擠，最終集中于坯段的一頭，但它無法使其在鑄坯斷面內(nèi)均勻化。 軟壓下不能改善凝固終端鑄坯內(nèi)部特別是固體含量較高的液芯內(nèi)部的傳熱效果。 而FEMS能明