首钢高碳钢小方坯内部质量的研究

81：△T=46℃
中心点碳含量、偏析及缺陷评级结果
试 样 号
拉速 /m·min-1
过热度 /℃
中心点 碳含量
/%
中心 偏析
中心 疏松
中心 缩孔
61 2.22
18
0.74 1.00 1.0
0.0
71 2.23
29
0.81 1.09 1.5
1.5
81 2.22
46
0.83 1.12 2.0
2.0
91 2.22
/%
1
2.66 27 0.89
中心 偏析
1.12
中心 疏松
2.5
中心 缩孔
2.5
2
2.45 30 0.93 1.19
1.5
2.0
3
2.21 32 0.83 1.04 2.0
2.5
4
2.00 30 0.78 0.99 1.0
3.5
3.2过热度对内部质量的影响
试样(72A)的化学成分及工艺条件
试 样 号
典型工况： 过热度控制在
（30±5）℃
拉速控制在
（2.4±0.2） m/min
比水量
为0.8l/kg
结晶器电磁搅拌
电流为250A 频率为8Hz
3、工艺参数对内部质量的影响
3.1拉速对内部质量的影响
试样(77B-2)的化学成分及工艺条件
试 中包 拉速
中包成分/%
样 温度 /m·min-
号 /℃
1
C Si Mn P S Cr
主要内容
1、文献综述 2、首钢三炼钢4#小方坯铸机概况
3、工艺参数对内部质量的影响 4、小方坯凝固过程的数值模拟 5、配水制度对内部质量的影响
结论
小方坯的凝固组织
1
小方坯的主要内部缺陷
中心偏析
文
及形成机理
中心疏松、中心缩孔
献 综
内部缺陷对小方坯内部质量 造成的危害
过热度的控制 拉速的控制
述
改善小方坯内部质量
的控制技术
电磁搅拌技术
二次冷却制度
研究意义
轻压下技术
主要内部缺陷
中心偏析
中心疏松、中心缩孔
连铸坯中心偏析是指位于铸
坯中心部位的碳、磷、硫、
锰等元素集聚变化而使含其
突然升高(成分出格)的偏析
现象 。
2、连铸机生产概况
中间包 空 冷 段
弧形 八机八流
130×130mm2（目前生产采 用）150×150mm2
36
0.81 1.03 2.5
1.0
3.3比水量对内部质量的影响
试样(82B)的化学成分及工艺条件
试 样 号
中包 温度 /℃
拉速 /m·min-1
比水量 /l·kg-1
C
中包成分/% Si Mn P S
Cr
5 1487 2.43
1.0 0.79 0.21 0.82 0.018 0.011 0.36
课题研究背景
▪ 2001.11~2002.6 ， 82B 轧 制 的 盘 条 拔 丝拉断，引起的质量异议占同期生产 总量的4.3%，对断口分析主要为杯锥 状断裂，占75%
▪ 开发帘线钢72A，工艺控制要求更高
目标控制：
中心偏析≤1.0±0.10 中心疏松≤2.0 中心缩孔≤2.0
b.脆性断口
a.杯锥状断口 c.纵截面断口
0.8
0
1
1.4
1.3
1.2
6
1.1
1
0.9
0.8
0
1
Mn
2
3
4
5
6
取样点
S
2
3
4
5
取样点
P/Po
不同拉速下对应的纵向中心偏析带
1：2.66m/min
2：2.45m/min
3：2.21m/min
4：2.00m/min
中心点碳含量、偏析及缺陷评级结果
试样 号
拉速 /m·min-1
过热 度 /℃
中心点 碳含量
（1）成分偏析分析
试样的平均化学成分由测定结果的加权平均值表示，用偏析比来表示元 素在横截面上的偏析情况。偏析比Bi表示为：
其中， ci
Bi
ci c
100%
—i点对应的化学成分测定值
i1
c ( ci ) / n —化学成分测定结果的加权平均值，n为取样点个数
n
（2）酸浸检验
根据GB226—1991进行操作，将酸浸试样放入1：1的盐酸溶液中，浸 蚀面要完全被酸浸泡，用较大功率的电热炉加热至60～80℃之间，在该 温度范围内保持25～30分钟后将试样取出，立即用清水冲洗，并除去试 样表面的黑渣，再用吹风机吹干，用扫描仪或数码相机获取低倍图像，将 结果存档，分析方坯的低倍缺陷，对中心疏松和中心缩孔按YB/T153— 1999进行评级。
1 1492 2.66 0.76 0.20 0.79 0.014 0.007 0.26
2 1495 3 1497 4 1495
2.45 2.21 2.00
0.77 0.25 0.82 0.010 0.009 0.24 0.77 0.18 0.80 0.014 0.015 0.24 0.78 0.23 0.79 0.011 0.008 0.24
中包 温度 /℃
拉速 /m·min-1
比水 量 /l·kg-1
C
中包成分/% Si Mn P
S
61 1492
2.22
0.8
0.73
0.25
0.53
0.010 0.009
71 1503
2.23
0.8
0.70
0.24
0.53
0.009 0.014
81 1520
2.22
0.8
0.73
0.21
0.53
0.011 0.006
6 1486 2.44
0.8 0.79 0.21 0.82 0.018 0.011 0.36
7 1489 2.44
0.7 0.79 0.21 0.82 0.018 0.011 0.36
不同比水量下的纵向中心偏析带
6：R=0.8l/kg 中心偏析1.09
5：R=1.0l/kg 中心偏析0.99
7：R=0.7l/kg 中心偏析0.96
91 1510
2.22
0.8
0.79
0.26
0.51
0.012 0.006
碳偏析率
1.2 18
29
46
1.1
36
3 4 12
5
8
6
9
7
1
C/Co a/4
0.9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 取样点
不同过热度下对应的纵向中心偏析带
61：△T=18℃
71：△T=29℃
91：△T=36℃
元素偏析率
Si/Si0
1.4
Si
1.3
1.2
1.1
1
1.4
0.9
1.3
0.8
0
1
2
3
4
5
6 1.2
取样点 1.1
C/Co
1.4
1
P
1.3
0.9
1.2
0.8
0
1.1
1
0.9
0.8
0
1
2
3
4
5
6
取Biblioteka Baidu点
2.66 C
2.21
2.45 2.00
1
2
3
4
5
取样点
S/So
Mn/Mn0
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
研究方法
为了所取试样与首钢生产检验具有可比性，本文中所有试样加 工方法和检验标准与首钢生产检验相同。不同的是由于横低倍 取样的随机性，导致评级的偶然性，以纵低倍评级为准。
酸浸检验
a/2
内弧
成分偏析分析
20
a/4
内弧
a/2
纵低倍
外弧
Vc
d
1
成3 分5 分 析
2 4
外弧 横截面
成分分析
试样加工图
横截面