中心偏析原因危害评定及预防(下)

４ 、 ２ 增 加 细 化 晶 枉 的 元 素
匕
Ｃ ＥＶ ＝ Ｃ＋ Ｍ ｎ ／ ６ ＋ （ Ｎｉ ＋ Ｃｗ／ １ ５ 一 （ Ｃｒ ＋ Ｍｏ ＋ Ｖ） ／ ５ （ ５ ）
式中
Ｍ 为马 氏体 含量 ． Ｃ Ｅ Ｖ 为碳 当 量 ．
△Ｔ 为液态 钢的过 热度 。 （ ４ ） 和（ ５ ） 式说 明 ， 中心 偏析 的 程 度是 可 以 从碳 当量 （ 主 要是 减 少 碳 和 锰 ． 增加钒） 和 液 态 钢的 过热 度来进 行控 制的 。
上 述用 测定马 氏体 的面积 来评 价 中心 偏析 的严重 程 度 ． 而 马 氏体 含量 与 碳 当 量 和过 热度 有 关 。资料提 供了 它们 之间的 定量 关系
Ｍ一８ １ （ ＣＥＶ ） ＋０ 、 Ｉ ７ ７ （ △ Ｔ） 一２ ： ９ ６ 、 ７ （ ４ ）
童
较快 的偏心炉 底 出钢技 术对净 化钢 液有 明显 效 果） ， 还 有液 态铁的预 处理 和液 态钢炉 外 精炼 技 术（ 包括 真空 处理 和钢 包 处理 ） ｔ 特 别 是 液 态 铁 的预 处理 ， 使 同时脱 硫脱磷 成 为可能 ， 并 得到 工 业性 应 用 。脱硫 脱磷 的原 则是 保证 得到 含硫 磷 及 其 夹 杂物 合格 的 产 品 ， 又要 有 利于 提 高 生 产 率 和达 到 脱硫 磷 过 程 中低 消耗 指 标 等 ， 所 以要 根据 具体 情 况选 择适 当的 方 法 ， 尽量 把 硫 磷 的 含量 降至最 低 。
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中・ ０偏 析 原 因危 害评 定醍 预 防 （ 下
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７ ｆ ７ 一 （ 中心偏 析 原 因危 害评 定 及预 防 （ 下）
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（ 续 上期 ）
４ 中心 偏析预 防
４ 、 １ 减 少 易 偏 析 元 素 的 含 量
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硫 磷 等 元素 属于 偏 析 元 素 ， 在一 般 情 况 下 应尽 量减少其 含量 。去 除的方 法除 炉 内炼 钢过 程的除 硫磷 外 （ 目前 仍然 担 负着主要 任 务 ． 发 展
４ 、 ５ 采 用 较 大 的 过 冷 度 迅 速 结 晶
通 常 加 入适 量 的 铽 、 钒、 铌、 铝 或 稀土 金属 元索 ． 并 通过 工艺试 验 ． 确实 能把这 些 元 素加 入 钢 中． 便 可 以控制 住钢 晶粒 的长大 趋势 ． 细 化结
前 已论 述 ． 选 分 结 晶 和 密度 差异 是 造 成连
构， 抑制 中心 偏析 的形成 。
４ ． ３ 控 制 浇注温 度 ， 尽 量 低 温 浇 注
液 态钢过 热度 高时 ． 两相 区温 度梯 度火 宽 度减小 ， 保持 定 向传热 的时 间长 ， 有 利 于柱状 晶
状 区的 体积有 关的 。 在凝 固末端 设置 强冷 区 ， 强
冷 区长 度和冷 却水 量是可 调 的 强 冷能压 实铸
在 ５ ～１ ５ Ｃ。
好 效果 ． 不仅适 用于 普通 钢 ， 也适 坩 于特殊钢 。
应 该注 意 的是 ， 冷 却 条件 可 调 而 不是 绝对
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不变 ， 二冷 区强净 不当也 能促进 柱状 品生长 ． 以
致 形成 搭桥造 成 中心 疏松 和偏 析 ， 所 以应该 因 地 因钢种 制宜 ． 通 过试验 来 确 定具 体钢 种白 勺 强 冷程度 ， 不能不 问具体条 件照抄 照搬 。
的 生长 ， 抑 制 细晶 粒 的形 成 。柱状 晶 的枝 干 较 纯． 而枝 晶偏析较 严重 ， 热 变形后 由于 枝晶 偏析
区被 延伸 ． 加大 了 中心 偏析 带的 宽度 ； 柱状 品充 分发 展时 ． 在铸坯 可能 形成 穿品结 构 ． 而坯 心带 的细晶 粒几 乎不 存在 ． 会造 成中心 偏析 ， 中 心疏
４ ７ 采 用 轻 压 下 挂 术
地进 行控制 。影 响铸坯 中心 状态 ３ 种 形式的变 形是 ． 相邻辊间 铸坯的鼓 肚变形 ． ． Ｅ下相对辊的
弯曲变形和增 加辊子开 口度产生 的变形 。一个 好的 设计不允许这 些 变形 的任何 一种 变得过 分
严 重
中 ￡ 、 偏析 的 产 生是 由 于铸 坯 在 运 行过 程 中． 凝 固壳鼓 肚或 凝 固收缩 引起 富 集溶 质技 余 液 体流动而使 局部溶质聚 集的结 果 。为此 在凝 固柬期采 用轻 压缩技术 来补偿最 后凝 固阶段 的 收缩 ， 以消除 铸坯 中心偏 析 方 坯连 铸机 的水 平段 辊 子 坩压缩 辊 ， 压缩 区长度 ２ ～４ ｍ。 试验结 果表 明 ， 适 嚏轻压缩 对减 少 中心 偏析极 为有效 ． Ｖ形偏析 几乎 消失 。 板 坯 连 铸 机 在 接 近 凝 固 终 点 试 验 装 有
坯 壳 的增 厚而增 大 ． 因此 最 小辊 间距是 在结 晶
轻 压下 技术的 实 施 ． 也 可 在结 晶器 出 口
下 ４ ～６ ｍｍ 处 ． 支 承 辊 开 口度 排 成 轻 度 锥 形 ．
器下 部 实际 为了简 化设 计 、 结 构和维 修 ． 辊间
距是 分段增加 的 然而 根据 屈服 强 度选 择辊 间距 ． 还 不能保
通过 调 节辊缝 锥度 ． 使 铸坯 导 ｆ 占 】 系统 拉 坯 方 向遂渐变窄 ． 导致 铸坯 内部 凝 固时互相 压挤 ． 防
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中・ 偏 析 厚 固危 害评 定 理惯 防 ｛ 下
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证在 最后凝 固期间得到 最小鼓肚 量 。这 就要求
Ｏ ３ ５ ０ ｍｍ 辊 子 ． 辊 间距 ４ ２ ０ ａｍ ． ｒ 共组 成 １ ｌ对 辊 子． 每 对 辊 用 液 压 控 制 均 匀 压 下 试 验 结 果 表 明． 当压缩速率 为 ０ ． ９ ｍｍ／ ｍ时． 中 心 偏 析 减 到 最 小。
相邻辊 间的鼓 肚 主要 受辊 间距 的控制 在
不规 则。 为了解决① 问题 ｉ 采用 Ｉ Ｂ Ｓ Ｒ法 ． 即故
拉速对铸坯 结构产 生影响 ： 拉 速增 加 ． 液态
钢 在结 晶 器内停 留的时 间减少 ． 会 导致 转移 钢 液过 热量所 需 的时 间增加 ． 推 迟 了 中心等轴 晶
的 生产 ． 有 利 柱状 晶发 展 和 轴 向偏析 。拉速 增 加＋ 液 相穴深 度增 长 ， 更易形 成 凝 固桥 ． 造 成 中 心 偏析 。 因此 ， 瘦根据钢 种和浇注 条件来选择 合
浇注 弧线 的任 一特 定位置 所需 的辊 间距取决
于液 态钢的静压 力 、 坯 壳厚度和 表面温 度 在一 定 程度 也取决 于液压钢 的成分 当然采垌二 冷强 喷水 可域 小涛 坯的 鼓肚 ． 但从冶 金学 ｒ 考 虑． 有时 不允许采 用强冷却 。 合适 的辊 间距 具 有一 定的 范 围值 ． 最大 取
发展 。 研 究 人 员认 为 ． 由 于 注 流 循 环 运 动 冲 刷 凝
为阻 止 富集溶 质残 余 液态 钢的 流动 ， 就必 须防 ｌ 在凝 固过程坯壳 的鼓肚 。当 中心部位 于 凝 固 的最后 阶段 ， 铸 坯则 会 因鼓肚 而形 成机械 变 形 现在． 连 铸机的 设计 者对这 一点 已能 有效
固前沿 ． 打 碎的树 枝 晶困重 力 作 ｊ ＿ ｝ ｊ 而下 沿到 外 观的柱状晶上 ． 阻』 柱状 晶生长 。 如果改变 内外 弧侧的冷却条 件 ， 即增大 外弧侧的给 水 量 ． 也 可 使外弧 侧的柱状 晶 比内弧 侧长 。 这样． 在工 艺 造成不 同的冷却条件 ． 完全可 以 减轻中心 偏析 。
铸 坯 化 学 成 分 不 均 匀 的 重 要 原 因之 一 ． 所 以？ 液
态钢 以较大 的 过 冷度 迅速 结 晶 ． 是 限制 选分 结 晶 和密 度差 异 ． 减 少连 铸 坯 的 中心偏 析 的重 要 方 法之 一 ． 这 便是通 常所 说的 强冷技 术 。 铸 坯 中心 偏析 是与凝 固末期 液相 穴末端 糊
适的拉速 。
意微量鼓 肚和轻压 下相结合技 术 。 具体说 来 ． 在
连 铸机上部 区域 ， 辊缝 沿 出坯方 向逐渐加大 ， 使 铸坯略有鼓 肚 ． 然后进 入轻压 下 区域 时 ． 取 板坯 宽 度 中心厚 度 大于边 缘 厚度 ， 在轻压 下 区域压
缩辊 未 按触 板坯 宽度 边缘 就 能实现 压缩 ． 泣 宽
决于 最＿ 人 鼓肚 点处 铸坯 坯壳 的塑 性 变形 ， ＿ 最 小
取 决 于当 采 用最 小 直径 的辊 子时 。 其辊 间距 应 满足足够 的喷水冷 却要求 。确定辊问距的最 佳 条件是铸坯 坯壳 中的最大表面 应力不大于该 温
度 Ｆ的 屈服强 度 。 通常所 需的 辊间距 ， 随 着铸坯
坯芯部 ． 增 加等 轴 晶 区 ． 改 善 中心 偏 析 ． 其效 果
不亚于 即将论 述的 轻压力 技 术 。 用 凝固末 端的 强冷可 取代凝 固末端的 电磁
搅 拌 器 凝 固末 端 电 磁搅 拌 器长 度 较 短（ 一 般
６ ０ Ｏ ～７ ０ ０ ｍｍ） ． 因此 较 难适 应 拉速 变化 而引 起 液 相穴末 端延 长 。
连铸 机计算 约 为 ０ ． ２ ａｍ， ｒ 这 明显 小于辊 子或 机架 的安 装
误差 。
因 为搅拌使 央杂物不 能长 时间停 留在粗大
的 树 枝状 晶的 凝 固前沿 ． 并 使它 们以悬 浮 状态 运动 、 聚集 而被 迅速地 排除 ， 所 以可获得 更为洁 净 的产品 ， 使成 分和结 构更 加均 匀 。 在一 般情 况下 ． 液 态钢较 高 的过 热度 会 产
在理 论模 型基础 ｈ 建立 一个用于 检查 在给 定 辊 距下鼓 肚 量的计算方法 例如 一台操作 良好 的
最 后凝 固区域 形成 的 “ 搭桥 ” 现象 ． 所 以促 进 了
从” 液芯” 中释放 出的过 热 量 和 潜热 ， 减少 了凝
固Ｈ 抽ｑ 收缩 量 。 也犬 ＿ 人 减少 中心偏析 。
强 冷技术 在小 方坯和 大方坯 试验 均取得 良
拴和缩 孔的 同时 出现 ． 大 大 降低 了钢的 致密 度 。
要 抑制 住柱状 晶 的发 展 ， 主 要是 降 低液 态 钢 的 过热 度 ． 尽 可能 接 近 于相 图 中 液 相线 温 度 浇 注 对 于 浇注 ｃ Ｍｎ钢 ． 最 好把过 热 度控 制
４ ． ６ 从 工 艺 上控 制 拉 速 以 及 控 制 冷 却 拳件
止由于凝 固收缩 造成 钢 液 回流 ． 来减轻 中心偏
析。
值得 注 意的是 ． 采ｊ ｆ ＝ 【 轻 压 下技 术对 某些 扳 坯 角部 的中心 偏析 有时略有 增加 。 那 是因为 ： ①
板 坯宽 度方 向压缩 不均 匀 ； ② 液 相穴末 端形 状
在 结 晶 器 内添加 微 型 冷 却 荆 ， 如 喂 入 薄钢
带， 或 喷 入金 属 末 吸 收 钢 液 热 量 减 少 过 热 度． 增 加 铸 坯等 轴 晶 区 ． 改 善 铸坯 组 织 ． 减 轻 中
心偏析 。
４ ． ４ 降 低 液 志 钢 碳 当量 ． 消 除 马 氏 体 形 成
度方 向获得均 匀压缩 ． 通过 试验 得到结论 ： 故 意 鼓肚 ６ ａｍ． ｒ 轻 压下速 率 ０ ． ７ ５ ～０ ． ９ ｍ ｍ／ ｍ， 中心 偏析的改善 优于通常 的轻压下技 术 。
４ ． ８ 防止 坯 壳 明 显 鼓 肚
弧形连 铸机 由于 内弧侧和外 弧侧冷却 条件 不 同． 造成 内弧侧 激冷层 薄和柱状 晶长 ， 外 弧侧 激冷层厚和柱 状晶短 这 是因 为一般 内弧 侧喷 水冷却效果较 好 ， 温度梯 度 大． 有 利于柱状 品的