寶鋼連鑄板坯宏觀騙析特性

連鑄板坯宏觀偏析特性研究寶鋼股份研究院1目錄偏析的危害試驗鑄坯及分析方法連鑄板坯的偏析特點特性分析及原因結(jié)論2偏析的危害偏析主要由選分結(jié)晶和鋼液的流動引起偏析引起的危害主要是材料的性能不均勻，嚴(yán)重時會使產(chǎn)品報廢。對掌握其規(guī)律有一定的必要。

1、為現(xiàn)有產(chǎn)品的檢測生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

2、為開發(fā)新工藝、新產(chǎn)品提供支撐。3分析方法主要應(yīng)用酸洗，金相及金屬原位分析。金屬原位分析儀的工作條件：

激發(fā)頻率:300Hz;激發(fā)電容:2.2uF；激發(fā)電阻:110Ω；火花間隙:2.0mm；氬氣純度:99.999%；氬氣流量:85mL/s。4試驗鑄坯試樣取自寶鋼試驗連鑄機(jī)：該鑄機(jī)半工業(yè)化生產(chǎn)鑄機(jī)，各種工藝指標(biāo)均與實際生產(chǎn)無異。連鑄坯為20#碳鋼；120mm厚，1m寬。元素CPSSiMnCuAl百分含量（%）0.240.0150.0040.160.540.060.0035表1:實驗鑄坯成分5連鑄鑄板坯的組織與偏析特點低倍酸洗結(jié)果：組織特征為傳統(tǒng)意義上的三部分組成：激冷層、柱狀晶層和中心等軸狀晶層。實驗鑄坯由于澆注溫度過高激冷層少。其微觀組織如下：邊部腰部心部6連鑄板坯的組織與偏析特點經(jīng)過測定：鑄坯斷面８０％左右均為柱狀晶?？拷吘壗M織致密，往中心則比較粗大。應(yīng)用原位分析儀分析沿厚度方向C、P、S的成分波動情況：SPC中心線過渡區(qū)7連鑄板坯的組織與偏析特點S，三維立體圖中心線P，三維立體圖C，三維立體圖在最后凝固階段，部分位置方向的晶粒優(yōu)先生長，從內(nèi)外弧的晶粒在中心線附近相遇，形成封閉的區(qū)間。在這樣的空間內(nèi)的鋼水往往溶質(zhì)濃度很高，且會因毛細(xì)現(xiàn)象而加劇偏析的嚴(yán)重性。在中心線，沿寬度或拉坯方向均會出現(xiàn)那些孤立的小島狀重偏析區(qū)。坯殼凝固收縮疊加，縮孔縮松也就發(fā)生在此位置。8連鑄板坯的組織與偏析特點SX=42X=50X=61S元素斷面二維等高圖距邊緣不同位置硫的波動情況（如上圖中白色虛線位置）

9特性分析及原因凝固以樹枝狀晶生長時，凝固成方向性地有序進(jìn)行，前期凝固的柱狀晶組織均勻，一般不會出現(xiàn)偏析。在柱狀晶凝固后期，冷速逐漸降低，一、二次枝晶臂也增大。一次枝晶臂間距大于二次枝晶的長度的兩倍時，二次枝晶臂不能到達(dá)的地方會有空擋，在此間隙內(nèi)的鋼水凝固前，可能已經(jīng)被先生成的一次枝晶封閉，有時造成夾雜或含高濃度溶質(zhì)的鋼水保留下來。10特性分析及原因沿鑄坯厚度方向成分有一定波動，總體是從邊部到中心逐步升高，符合理論規(guī)律分析的結(jié)果；在接近中心部位波動較大，出現(xiàn)局部位置異常。中心偏析帶寬度和中心等軸晶區(qū)寬相等（15～22mm）。對有些元素而言，由于冷卻速度的變化等因素引起的晶粒生長方式的變化可能會影響溶質(zhì)的傳輸，造成兩種組織交界處的溶質(zhì)聚集，形成比較嚴(yán)重的偏析。中心線等軸狀區(qū)PP11不同元素偏析的對比Mn，三維立體圖對C、P、S等平衡分配系數(shù)遠(yuǎn)小于1的元素（KC=0.13，KS=0.02，KP=0.13），選分結(jié)晶的效應(yīng)非常明顯。凝固界面推進(jìn)到中心線附近相遇，溶質(zhì)濃度較高的鋼液造成明顯的宏觀中心偏析。而對于原子序數(shù)較大的元素，由于原子半徑大，平衡擴(kuò)散系數(shù)接近1（越接近1越不易發(fā)生偏析）如：錳元素的偏析就比C，P，S元素小的多1.35和1.11(C:3.18,S:3.04)

：12結(jié)論在冷卻速率相對較低時，一次枝晶間會出現(xiàn)類似小鋼錠的現(xiàn)象，偏析在此區(qū)域會加大。偏析元素會在樹枝晶區(qū)和等軸晶區(qū)交界處出現(xiàn)較大偏析。在考查鑄坯夾雜或最大偏析程度時，可通過鑄坯的微觀組織判定凝固過程，節(jié)省材料及時間。在柱狀晶生長后期，一次枝晶可能會形成封閉的區(qū)域會造成元素的波動。在心部等軸狀枝晶區(qū)內(nèi)，成分波動劇烈。最大偏析位置有一定的偶然性。在檢驗鑄坯時，就必須全面考察整個中心等軸晶區(qū)域。偏析的影響因素眾多，其中元素種類本身的偏析特性起決定性作用。Si、Mn等平衡分配系數(shù)接近1的元素偏析比C、S元素要小而且波動平緩。而P偏析相比較C和S，其偏析要小很