连铸凝固过程中的偏析现象及其控制

3、偏析的危害
2）增加裂纹和疏松的敏感性
合金元素在中心偏析带内浓化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ当铸坯轧后冷却时改变了组织 形态，出现马氏体或贝氏体组织，产生对氢脆裂纹的敏感性，通常 使钢中的氢向中心偏析带附近的中心疏松聚积，中心偏析区粗大的 沉淀物，如MnS、Nb(CN)3也加速了中心裂纹的扩展。中心偏析造 成中心裂纹扩展直接与钢截面连通，也会与钢表面连通。裂纹总是 沿树枝晶主轴扩展，纵裂纹开口处部位总是沿偏析的厚度和长度方 向扩展，造成钢材的报废。
电磁搅拌技术（ EMS）
使铸坯内部产生电磁力，对铸坯内部液体实施搅拌，过热液体绕 树枝晶生长前沿流动，使枝晶根部溶化，流动的钢液将枝晶带走 成为核心，另外机械力的作用也可折断正在长大的树枝晶，增加 等轴晶晶核。
轻压下技术
20世纪70年代末80年代初，现在已成为连铸关键技术的重要组成部 分，被证明是提高产品质量和开发高附加值产品的重要手段，并被 认为是消除铸坯宏观偏析的最佳方法。
中心偏析的危害
（1）中心偏析对钢成材的影响 1）造成分层、断口不合格使钢报废 含硫偏高的钢，中心偏析带内往往有大量硫化物聚集，高熔点夹
杂物的变形程度与基体大不一样，轧制过程造成钢的内部裂纹，大 量非金属夹杂物使钢严重分层；含锰偏高的结构钢，易出现锰偏析 ，铸态时出现树之间锰的富集，轧态时出现富锰的带状组织，使断 口检查不合格，且很难消除，只能让钢报废。
4、偏析的控制
减轻偏析的措施
（1）加快铸坯的冷却速度，可以抑制凝固过程中溶质元素的析出，从而 减少显微偏析 （2）采用合理的铸坯断面，缩短凝固时间，减轻偏析程度 （3）降低钢中有害元素、气体及杂质的含量，如硫、磷、砷等 （4）降低合金元素的种类或数量，使凝固时固相和液相的密度差减小， 以减弱钢液流动，减轻偏析程度 (5)采用合理的浇注工艺。如适当降低浇注温度和浇注速度，有利于减轻 偏析；连铸时防止铸坯鼓肚，可消除富集杂质的钢液流入中心空隙，以减 少铸坯的中心偏析
连铸凝固过程中的偏析现象及其控制
1
偏析的概念
一
2
偏析的成因
3
偏析的危害
4
偏析的控制
成员：周旺 王永全 胡胜波
1、偏析的概念
偏析概念：钢液结晶时，由于溶质元素在固、液相中溶解度不同，会
导致凝固后铸坯（或钢坯）中化学成分不均匀的现象。通常把铸坯中化
学成分不均匀的现象称为偏析
工艺条件
显微偏析：反应在显微组织上的化学成分的不均匀性
偏偏析析
宏观偏析：指铸坯内呈现的大范围偏析
2、偏析的成因
显微偏析
实际生产中，钢液的结晶是一种非平衡结晶，由于冷却速度较大，钢液 在冷却到各个温度时，没有足够的时间来完成结晶过程和扩散均匀化。
宏观偏析
凝固过程中选分结晶的作用， 使两相区树枝间的液体富集了溶 质元素。
3、偏析的危害
偏析对连铸坯性能的影响主要表现为中心偏析故在此 主要讲解中心偏析
➢机械应力 ，即用机械压下的方法补偿铸坯收缩， 该法依据设备 又可分为辊式轻压下和锻式轻压下
一方面压下可以消除或减少铸坯收缩形成的 内部空隙， 防止晶间富集溶质元素的钢液 向铸坯的横向流动； 另一方面， 压下可以使液芯中溶质元素富 集的钢液沿拉坯方向反向流动， 使溶质元 素在钢液中重新分配， 从而改善中心偏析 情况。
轻压下技术
对于轻压下所需的压力主要有两种：
➢热应力， 即采用铸坯强冷技术， 使凝固坯壳向内收缩， 产生于 机械力压下类似的作用， 该法对于大断面、 表面裂纹敏感的钢种 收效甚微
中心偏析对钢性能的危害
1、降低钢材综合性能 奥氏体化后仍有残留，引起淬火回火后的硬度和其他力学性能的局部差异 2、使钢材出现各向异性 中心偏析在板坯的纵向和宽度方向上的分布有很大的变化，导致力学性能各向异性 3、降低钢材的韧性 作为冷拔材的硬线钢来说，中心偏析使它拉丝极限和延展性降低 4、引起钢材氢脆，降低耐腐蚀性能 氢气可被偏析和疏松捕集，从而产生非扩散型氢偏析 5、降低钢材疲劳性能 中心偏析降低钢的中心致密度，该处成为疲劳裂纹的根源 6、容易引起焊裂，影响焊接性能 由于锰碳偏析形成高碳淬硬组织，这些淬硬组织可能引起焊裂