控制连铸板坯中心偏析的实践_黄成红

中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究
中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究
精确了解连铸板坯偏析分布的特征,对连铸的工艺控制以及提高连铸坯检测效率有很好的指导价值.本文采用金属原位分析仪对中等厚度连铸板坯的宏观偏析特征进行了系统地研究.结果表明:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大;最大偏析的出现位置有一定的偶然性,有时偏离中心线;正偏析元素在整个中心等轴状晶区域内平均含量比较高,波动剧烈,但偏析程度变化在该区域没有明显的趋势;柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域,不同枝晶的生长方式使该区域出现重偏析带.
作者：徐红伟张立方园陈其伟 XU Hong-wei ZHANG Li FANG Yuan CHEN Qi-wei 作者单位：徐红伟,陈其伟,XU Hong-wei,CHEN Qi-wei(安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山,243000) 张立,方园,ZHANG Li,FANG Yuan(宝钢研究院,上海,201900)
刊名：冶金分析ISTIC PKU英文刊名：METALLURGICAL ANALYSIS 年，卷(期)：2007 27(10) 分类号：O657.31 关键词：连铸板坯宏观偏析等轴枝晶原位分析。

连铸坯的中心偏析及控制摘要:对连铸坯的中心偏析进行研究分析,并且分析影响中心偏析的因素,主要有过热度和鼓肚等因素,从而采用一些措施来降低中心偏析,主要有稳定和降低过热度,控制钢液中碳磷硫的含量,二次冷却工艺,稳定拉速,采用电磁搅拌等措施.关键字:连铸坯, 过冷度, 中心偏析, 鼓肚成因1 连铸坯的偏析铸坯凝固过程中, 表层因激冷生成细小枝晶（激冷层）, 随着表层凝固厚度增加, 铸坯内部向外传热能力降低, 铸坯开始呈现定向凝固, 形成由外向内的长条状树枝晶(柱状晶)。

由于选分结晶的原因, 溶质元素向熔池(液相区)积聚, 当柱状晶增长而生成搭桥现象时, 富集溶质元素的钢液被封闭而不能与其它液体交换, 在该处形成C S等元素的正偏析同时, 上部钢液不能补充此处的凝固收缩, 从而伴随有残余缩孔。

图1为铸坯凝固过程此形成中心偏析的示意。

图1铸坯凝固形成宏观偏析示意2 连铸坯的中心偏析形成的机理1）钢锭中心凝固理论该理论认为当浇注钢液碳含量超过0.45%(质量分数) 时，即使是中等过热度的钢液也有柱状晶强烈增长的趋势，在凝固后期由于铸坯断面中心柱状晶的搭桥，当桥下面的钢液继续凝固时，得不到上部钢液的补充，下部区域就形成缩孔、疏松及中心偏析。

2）溶质元素析出与富集理论该理论认为铸坯从表壳到中心结晶过程中由于钢中一些溶质元素( 如碳、锰、硼、硫或磷) 在固液边界上溶解并平衡移动，从柱状晶析出的溶质元素扩散到尚未凝固的中心，即产生铸坯的中心偏析。

3 影响中心偏析的因素1）钢水的过热度过热度是决定等轴晶率大小的一个重要参数。

过热度越低，断面上产生的等轴晶率就越大，从而偏析程度就越小,经过统计大量的试验数据表明等轴晶率与过热度的关系如图1所示图2 等轴晶率与过热度的关系过热度低时，能提供大量的等轴晶核，生成等轴晶，阻止凝固前期柱状晶的形成，并生成由细小等轴晶组成的大面积等轴晶区。

若过热度高，柱状晶区便扩大，甚至产生柱状晶搭桥现象，从而形成中心疏松或缩孔，随之产生严重的中心偏析。

管线钢连铸坯中心偏析分析与探讨近年来，随着石油、天然气等脆弱资源的不断消耗，地球环境的持续恶化以及人类活动的日益增加，越来越多的人开始重视环境保护，而管线钢的应用正是维护环境的必要手段之一。

它的承载能力大、耐腐蚀性强，且可以连铸出大小规格、各种不同形状的钢材，成为各行各业的首选材料。

然而，连铸的生产过程也会产生偏析现象，造成连铸外形和钢料物性的偏离，严重地影响着生产效率和质量。

因此，深入研究管线钢连铸坯中心偏析现象对于管线钢的生产有着重要意义。

管线钢连铸坯中心偏析是指在管线钢连铸过程中，将钢水放入带有内部凹槽的连铸坯后，出现不均匀的坯料径向流动和分布现象。

这一现象会使得管线钢的外形及其材料物性受到影响，甚至可能影响管线钢的安全运行。

所以，对管线钢连铸坯中心偏析现象的深入分析及探讨，有助于合理改善管线钢的生产工艺，减少生产成本，同时提高整体的质量控制。

在管线钢连铸坯中心偏析研究方面，研究者采用了实验测试、模拟计算和数据分析等方法。

例如，通过仿真分析和实验室研究，对坯料偏析现象的影响因素进行了研究，如：连铸坯的凹腔几何参数、加料位置、充型状态等。

以及坯料偏析现象发生的条件、规律和动力学过程。

进一步，模拟计算和数据分析技术还被用于分析不同熔炼技术、温度等因素与坯料偏析现象之间的关系，并且提出更好的熔炼技术进行优化，以减少或消除管线钢连铸坯中心偏析现象。

此外，在实际生产中，操作工艺参数也可以改善坯料偏析现象。

例如，在放料时减少管口宽度，可以减少坯料运动速度，而减小注入水量，可以降低坯料表面温度。

此外，可以采用椭圆形或弯折形注入管，以改变坯料运动趋势，减少坯料偏离中心线；还可以通过减少蒙皮厚度、改变放料管管口角度等方式减少偏析。

另外，增加护函的厚度，也可以改善坯料的流动和偏析现象。

根据研究结果，运用椭圆形或弯折形注入管、减少管口宽度、改变放料管管口角度等操作参数，可以改善管线钢连铸坯中心偏析现象。

而采用仿真分析和实验室研究，对坯料偏析现象的影响因素进行研究的数据分析，也可以解决偏析现象，进而提高管线钢的生产效率。

在当前，连铸工艺及其相关的配套技术均获得了较大程度的发展，但为了更有效地进行投资与生产成本控制，逐渐降低大方坯应用率而更多采用小方坯已逐渐成为了当前高碳硬线钢生产的重点研究方向之一［1］。

在初步的应用实践过程中，高碳钢小截面方坯目前仍受到诸如中心偏析、中心缩孔以及内部裂纹等多方面问题的困扰，继而在很大程度上对方坯的质量构成了非常不利的影响，相关研究指出［2］，由于这些缺陷的存在，将会显著增加发生高碳钢盘条拉拔断裂的几率，针对此方面的缺陷问题进行成因与预防控制措施的分析，为高碳钢小截面方坯的生产提供一定参考。

1连铸小方坯中心偏析的原因及预防控制措施1.1连铸小方坯中心偏析产生的原因连铸小方坯产生中心偏析的原因多是因为其中心区域具有C，M n，P和S等溶质元素分布并不是十分均匀的情况，以至于时常会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，而两边的浓度则相对处于更低的水平，再从铸坯纵剖面上的情况来看，其表观形态存在的形式则更多的表现为V形偏析、U形偏析、点状偏析、线状偏析或是缩孔等，整体来看，沿中心线，溶质元素多呈现出近似周期性的波动。

多数时候，连铸方坯中心偏析不足以影响终极产品的质量，在一定范围内是允许存在的。

但诸如含碳量相对较高的硬线、钢帘线钢种以及对C，Mn，S偏析更为敏感的抗氢致开裂管线钢种等特殊钢种，中心偏析则将会对其最终产品的质量以及加工性能等造成不同程度的影响，故一般被认为是一种非常典型的铸坯内部缺陷。

在当前连铸方坯钢种档次持续提升的过程中，铸坯中心偏析的问题实则将愈发变的更加突出。

1.2连铸小方坯中心偏析的防控制措施1.2.1控制连铸拉速在一定范围内有学者进行了其他工艺参数不变情况下单纯改变连铸拉速的试验［3］，以观察对中心偏析的影响水平，其试验结果显示，在拉速不断升高的情况下，则铸坯在结晶器内部的停留时间也将会变的越来越短，钢水的凝固时间也相对被延长，铸坯液芯同时变长，这在一定程度上会将等轴晶的形核与长大推迟，柱状晶区也将会被扩大，促使柱状晶“搭桥”，这将造成有更高的几率会形成小钢锭结构，铸坯中心偏析会被明显加重。

控制连铸板坯中心偏析的实践黄成红,陈国威,刘光明(武汉钢铁股份有限责任公司炼钢总厂二分厂,湖北武汉430083)摘　要:中心偏析是连铸板坯常见的内部缺陷之一。

近几年来,武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂二分厂通过坚持日常的铸坯低倍组织分析,采用轻压下技术和电磁搅拌工艺,控制好铸机辊缝精度,完善二冷配水制度,维护好二冷设备等措施,消除了铸坯A类偏析,并将B类偏析发生率控制在5%以下。

关键词:板坯;中心偏析;实践中图分类号:T F777.1　文献标识码:B　文章编号:1002-1043(2009)03-0025-04Practice in controlling center segregation of continuons casting slabH UANG Cheng-ho ng,CH EN Guo-w ei,LIU Guang-ming(No.2Steel-m aking Plant of WISCO,Wuhan430083,China)Abstract:Center seg reg ation is the com mon inner defect of slab.By insisting on day to day macrog raphic analy sis o n the structures o f the co ntinuons casting slab,adopting the soft reduction techno logy and the EM S pro cess,prope rly contro lling the ro ller gap,im-proving the secondary co oling schedule and maintaining w ell the secondary co oling e-quipments in the recent y ears the g rade A seg regatio n has been eliminated and the rate of g rade B seg reg atio n co ntro lled within the limit of5%below in the No.2Steel-making Plant o f WISCO.Key words:slab;center seg reg atio n;practice 连铸板坯中心偏析是指位于铸坯中心部位的C、P、S等元素含量明显高于其它部位的宏观偏析现象。

管理及其他M anagement and other 高质量铸坯的连铸夹杂物及偏析控制技术研究李长华摘要：伴随钢铁冶炼技术的不断发展，对钢材质量的要求也逐步提升，尤其汽车板及建筑领域钢材更为严格。

为了提升最终钢材产品质量，炼钢精炼过程中应提升钢材的纯净度，降低钢材中夹杂物成分比例。

为进一步实现铸坯质量提升，改善铸坯心部质量及成分偏析问题，对铸坯夹杂物、铸坯偏析进行系统分析，对连铸工艺进行现场调研，查找影响铸坯质量的关键因素及控制环节，并根据分析结果研究确定电磁感应加热技术、中间包低氧浇铸复合控制技术、超大规格圆坯凝固偏析控制技术，从而实现工艺技术和产品质量升级的目的。

关键词：连铸；偏析；电磁感应；应用在现代化社会环境下，国内钢铁发展的智能化程度越来越高。

连铸区段是钢铁生产非常重要的一个环节，对于该区段的工序运行协调控制分析技术进行研究，能够对传统的工序进行优化，能够有更好的生产效果，比如说对于工序功能的结合解析以及对于流程工序的集合重构等。

所以我们应该加强对于连铸运行控制和过程热状态监测的研究，探索一条更加科学的对炼钢厂的多工序协同运行水平进行量化评价的方式方法，并为其设计与之相匹配的模式。

1 问题的提出当前钢材产品中的夹杂物主要以非金属化合物形式存在，其中占比较多的为硫化物，氧化物和氮化物。

这些杂质的存在让钢材的组织结构出现一定程度的不均匀现象，并且对整个钢材的物理性能及化学性能存在重要的影响。

在转炉精炼过程中，一定要做好对钢材夹杂物成分的控制，如果工艺控制不得当对后期冷热加工也会产生相应的负面影响。

电炉炼钢连铸生产线于2013年8月份投产，其产品断面主要有Φ500mm、Φ650mm、Φ700mm、Φ800mm，定尺长度4.0m～9.0m。

产品定位以汽车、石油化工、铁路、核电及风电等高端制造业用钢为主，其中主要包括优质碳素钢、合金结构钢、管坯钢、轴承钢等。

而铸坯夹杂物超标，铸坯偏析等实际生产问题制约着生产提效，客户满意度较低。