减少方坯中心偏析的冶金手段

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1、减少方坯中心偏析的冶金手段陈超1,阎朝红2,康复2（宝钢股份公司1.技术部；2.炼钢部，上海200941）摘要：讨论了连铸方坯中心偏析的成因，介绍了电磁搅拌、机械应力压下和二冷强冷模式等减少中心偏析的冶金技术，分析了铸坯断面大小对中心偏析的影响，并对宝钢拟建中的方坯连铸机的设备配置提出了几点建议。关键词：连铸方坯；中心偏析；电磁搅拌；软压下；热应力压下中图分类号：TF777文献标识码：B文章编号：1008－0716（2001）04－0053－05MetallurgicalMeansofMinimizingCentralSegregationf

2、orContinuousCastBloomandBillet1.CHENChao2.YANChao-hong2.KANGFu1.BaosteelTechnicalDepartment，2.BaosteelSteelmakingDepartment，ShanghaiChina，200941)Abstract:Thecauseofcentralsegregationforcontinuouslycastbloomandbilletisdescribedinthepaper.Somemetallurgicaltechniquesareintrod

3、uced,suchaselectromagneticstiring(EMS),mechanicalsoftreductionandthermalsoftreduction.Inthemeantime,theinfluenceofsectionalsizeofbloomandbilletoncentralsegregationisdiscussed,someproposalsonequipmentconfigurationofbloomcasterwhichisgoingtobebuiltatBaosteelareputforward.keyW

4、ords:Continuouslycastbloomandbillet;Centralsegregation；EMS;Softreduction;Thermalsoftreduction1引言连铸方坯中心偏析是指铸坯中心区域C，Mn，P和S等溶质元素的不均匀分布，在铸坯横剖面上表现为铸坯中心处溶质元素的浓度出现峰值，而在两边浓度最低；在铸坯纵剖面上则以Ｖ形偏析、Ｕ形偏析、点状偏析、线状偏析以及缩孔等表观形态存在，溶质元素沿中心线呈近似周期性波动。通常，连铸方坯中心偏析不足以影响最终产品的质量，是允许存在的。但在某些钢种如含碳量较高的硬线、钢帘

5、线钢种及对C，Mn，S偏析敏感的抗氢致开裂管线钢种等的情况下，中心偏析则会影响最终产品的质量和加工性能，是一种典型的铸坯内部缺陷。随着连铸方坯钢种档次的不断提高，铸坯中心偏析的问题也日益突出。临近凝固终了的粘稠状区域内，晶间富集溶质元素的液体流动和固体漂移是引起中心偏析的根本原因。与板坯相比，连铸方坯的液芯末端比较狭长，容易产生“搭桥”而形成“小钢锭”现象，因此连铸方坯中心偏析的形成机理与板坯有所不同，偏析的形态也有所区别。V型偏析是连铸方坯最常见的中心偏析，在这方面所作的研究也相对较多。有两种不同的V型偏析。一种以等轴晶结构形式出现，里面含

6、有许多偏析“通道”密布在一起，被称之为“密布型”V偏析。此类V型偏析的成因被解释为：等轴晶形成了一骨骼，它在因凝固收缩而不断增加的负压的作用下被压碎，然后，来自晶间富集溶质元素的液体被吸收来补充凝固收缩，从而在被压碎的骨骼碎晶之间形成了许多偏析“通道”的“密布型”V偏析。另一种则主要以柱状晶形式出现，为单一的大型的V偏析。此类V型偏析的成因则被解释为：两边向内推进的凝固前沿之间产生了“搭桥”现象，并渐渐长大，最终阻隔了液体向下传送。这意味着“桥”下面区域的液体将要在没有新的液体补充情况下凝固，于是，凝固和冷却收缩将在“桥”下产生孔穴或许多微小

7、通道（“小钢锭”成因），晶间富集溶质元素的液体将被向下、向中心吸收，形成了“单个大型”V偏析。显然，消除“单个大型”V偏析、抑制“密布型”V偏析是减少方坯中心偏析的主要着手点。铸坯中心偏析与拉速、过热度等工艺参数及钢种条件有关，同时也与铸机的设计有关。通过铸机的合理设计、借助于某些辅助手段可以将中心偏析控制在允许的范围之内,如：为了破碎或抑制柱状晶的生长，更多地产生等轴晶，以利于将V型偏析的结构形式由大型单一转变为细小密布型，引入了各种位置上的电磁搅拌（EMS）技术；为了消除凝固收缩引起的中心区域空隙，避免富集溶质的残余液相补缩现象的发生，引

8、入了机械应力轻压下和热应力压下技术等。可以说，铸机设计的合理与否、上述辅助手段选择是否恰当，决定了方坯中心偏析的总体水平。2电磁搅拌根据搅拌位置的不同，电磁搅拌分为