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分析V形偏析的形成原因和防止办法在连铸坯纵剖面的中心等轴晶带，经常会看到V形偏析，有时也把这种偏析叫做点状偏析或半宏观偏析。
它属于宏观偏析，是由钢液在凝固过程中选择结晶，溶解度变化和比重差异引起的。
1 连铸坯V形偏析的形成原因V形偏析形成机理是：在凝固初期，首先是柱状晶长大，随着液相穴温度的降低，等轴晶开始长大，发生了柱状晶向等轴晶的转变，此时铸坯中心仍为液体，在对流作用下液相中仍有少量固相，形成一个仍有流动性质的二相区。
当二相区流动性质消失后，由于重力和凝固收缩的作用，发生等轴晶的滑动，并形成流动通道。
这些通道位于沿浇注方向的V形锥体区，晶间浓化的钢液通过这些通道流下，在最后凝固时形成V形偏析。
实践证明，在浇铸高碳及高合金钢时，在产品中心虽然有等轴晶凝固结构，但偏析仍然是问题，即V形偏析。
因为碳或者合金元素含量越高，液相线和固相线温度相差越大，而且凝固区间越长。
在此区间内，凝固末端固体小颗粒聚集增加，残留的液体中碳和合金元素富集，并且金属的凝固收缩使液体相对固体钢运动的驱动力产生作用。
偏析液体聚合至轴线并在糊状区域末端形成V形偏析的通道。
在硬钢丝和轴承钢等特殊钢线材的连铸坯中也会形成V形偏析。
当凝固组织为柱状晶时，V形偏析限于在断面中心部的狭小区域内生成。
等轴晶带厚度增加的话，V形偏析带的厚度也增加，V形偏析带的最大厚度几乎等于等轴晶带的厚度；作为铸坯周边部位树枝晶间的浓化钢水向中心流入的轨迹形成V形偏析；由于上流侧通过凝固端附近凝固收缩的补偿抑制浓化钢水流动，下流侧凝固收缩的流动控制V形偏析的生成比上流侧有效。
钢液补充凝固收缩的区域发生在等轴晶区域，所以V型偏析也发生在等轴晶区域内。
2 影响V形偏析的因素影响钢中V形偏析的因素有：钢中偏析元素的含量、钢水过热度、钢液流动、拉速、压下量、冷却及凝固等。
3 减少连铸坯V形偏析的措施(1) 众所周知，钢中偏析元素(C、P、S等)质量分数越高，偏析度也越高。
连铸方坯中心偏析标准
连铸方坯是现代钢铁工业中常用的一种工艺生产方式，但其中心偏析问题一直是制约其质量的重要因素之一。
因此，制定一套合理的连铸方坯中心偏析标准至关重要。
目前，国内外对于连铸方坯中心偏析标准的制定主要考虑以下几个方面：一是针对铁素体和贝氏体钢的中心偏析问题，制定不同的标准；二是考虑钢种的不同，制定相应的标准；三是结合生产工艺和设备，考虑物理和化学因素，以确保制定的标准能够实施。
针对铁素体和贝氏体钢的中心偏析问题，可以通过测量样品的组织结构来评估其中心偏析指数。
一般来说，铁素体钢中心偏析指数应小于0.5，而贝氏体钢中心偏析指数应小于1.0。
此外，还可以通过测定样品的化学成分和取样位置来评估其中心偏析状况。
针对不同钢种的中心偏析问题，需要制定不同的标准。
例如，高强度钢因其材料本身的特点，容易出现中心偏析问题，因此需要更严格的标准来控制中心偏析。
而对于不锈钢等特殊钢种，中心偏析标准也需要根据其特点进行制定。
最后，制定连铸方坯中心偏析标准时，需要结合具体的生产工艺和设备条件进行考虑。
例如，通过调整冷却水的流量和温度等方式来降低中心偏析指数；或者通过改变连铸机的结构和参数等方式来控制中心偏析的发生。
总之，连铸方坯中心偏析标准的制定需要综合考虑材料、工艺和设备等多个因素，以确保制定的标准能够实施，并且能够提高产品质
量和生产效率。
高碳钢连铸方坯质量控制蔡开科1．前言高碳钢制品入钢轨，硬线，钢丝等广泛应用于国民经济各个部门。
对高碳钢制品要求是：抗拉强度高，可承载较重的震动载荷承载能力大，使用安全可靠在高速条件下工作，运转平稳有良好的抗压性，耐磨性，耐腐蚀性等目前高碳钢生产有两件工艺：BOF（EAF）－LF（VD）－bloom大方坯BOF（EAF）－LF－Billet小方坯不管那种工艺，为获得高质量的产品，必须得到高质量的连铸坯。
（1）高的洁净度，非金属夹杂物类型，数量，尺寸分布如表1表1 洁净度要求硬线钢由于夹杂易造成的冷拔断裂如图1图1 夹杂物所致冷拔断裂重轨钢，滚珠钢由于脆性夹杂产生疲劳裂纹而断裂（2）铸坯良好的低倍结构要紧是指中心缺陷（锻孔，疏松，中心偏析）。
硬线钢的杯锥状断裂（图2）是由中心偏析所致图2 杯锥状断口硬线钢劈裂状断口（图3）要紧是由中心疏松缩孔引起的。
图3 劈裂状断口重轨钢由于中心偏析（C.S）而产生轨腰的断裂（图4）图4 钢轨形貌2．铸坯中夹杂物操纵当钢水凝固成固体后，铸坯中夹杂物数量就无法改变了。
因此铸坯中夹杂物决定于炼钢－精炼－连铸的全过程。
炼钢是一个氧化过程，钢中夹杂物可用总氧T[O]来评判：T[O] = [O]D + [O]I出钢时：钢水中[O]I→O T[O] = [O]D＝a[O]脱氧合金化后：[O]D（a[O]）→O T[O] = [O]I由此，可用总氧T[O]来表示钢的洁净度，也确实是夹杂物水平。
为使钢中夹杂物少，必须操纵钢T[O]，为此（1）降低[O]D，转炉终点a[O]（2）降低[O]I，脱氧（夹杂物工程），精炼（3）防止钢水再污染：连铸过程2．1转炉终点氧操纵转炉终点a[O]是产生夹杂物的源头。
重点a[O]决定于：[C]终渣中（FeO）钢水温度图5 转炉终点钢中[C]与a[O]关系关于中高碳钢转炉终点操纵方法：低拉碳增碳法高拉碳补吹法两种方法结果比较于表2表2 低拉碳与高拉碳结果比较由表可知高拉碳法特点：增C量小，成品C波动小终点a[O]低对铁水S，P要求研低拉碳法特点：对铁水S，P要求可放宽些有利于脱S，P终点a[O]高增C量大，碳粉收得率不稳，成品C波动在±0.05％以上两种方法各有优缺点，各厂依照具体条件决定采纳哪种方法。
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。
2007年炉外精炼年会论文集211高碳钢连铸坯偏析问题的分析与探讨曾四宝1,2)李洪波1,2)包燕平1)刘建华1)韩丽娜1)1)北京科技大学冶金与生态工程学院; 2）济南钢铁集团石横特殊钢厂摘要本文针对石横特殊钢厂R9m连铸机生产SWRH82B、GCr15等高碳钢连铸坯的偏析问题，分析讨论了钢水过热度、拉速、二次冷却强度和组合式电磁搅拌对连铸坯碳偏析影响，并对中心碳偏析问题提出了改善措施。
关键词偏析;钢水过热度;二次冷却强度;拉速;电磁搅拌1 前言对高碳钢来说，由于碳含量较高造成导热性差、凝固区间大，连铸坯本身容易产生偏析、疏松和缩孔等缺陷。
当前轴承钢连铸坯的控制水平普遍要求碳中心偏析指数≤1.15；钢帘线钢对碳偏析有更严格的要求，一般碳中心偏析指数≤1.05，否则在拉丝和扭转过程中容易引起断裂。
最近十几年来，随着钢水二次精炼、保护浇注、二次冷却、电磁搅拌和轻压下等技术的发展，高碳钢连铸技术也相应得到发展。
实际上，影响高碳钢连铸坯偏析的因素很多，如钢液过热度、二冷参数、拉速及电磁搅拌方式等。
关于钢液过热度对偏析的影响，国内外冶金工作者进行过大量的研究，得出了明确的结论，即随着过热度的降低，连铸坯的偏析逐渐减轻。
但是关于电磁搅拌和二冷水量等对偏析的影响目前还有争议。
通过统计分析石横特殊钢厂2006年3~9月份的生产情况和工艺变化情况，探讨了高碳钢(如SWRH82B、GCr15)连铸坯碳偏析的产生原因以及公司进一步改善碳偏析的途径，为工艺和装备优化、改进提供依据。
2 连铸机基本参数流数：4流;铸机半径：R9000/17500mm;流间距：1250mm;结晶器长度：850mm;浇铸断面：150mm×150mm;最大拉速：2.8m/min;电磁搅拌方式：M + F—EMS;二次冷却方式：足辊水冷0段+气雾冷却1、2、3段;浇铸钢种：碳结钢20#、45#、40Cr、ML10~35，20CrMo、高碳钢70#、80#、72A、82B、GCr15焊条钢H08A、H08Mn2SiA等。
3 试生产数据和结果分析从2006年3月份开始，针对高碳钢(如SWRH82B、GCr15)连铸坯碳偏析的问题，就钢液过热度、二冷参数、拉速及电磁搅拌方式等内容进行了调整，可以从以下几个方面进行对比分析：一是中间包钢液过热度、拉速、二冷强度对比；二是搅拌强度和搅拌方式对比。
3.1 中间包温度对偏析的影响众所周知，中间包温度越高，钢液过热度越大，钢液的凝固时间越长，选分结晶时间越长，P、S、C元素的偏析倾向越严重。
一旦遇到高过热度钢液，即使降低拉速也难以使偏析合格。
从最近几个月SWRH82B的温度控制情况如下（见图1）：• 212 •2007年炉外精炼年会论文集2007年7月图1 2006年7-9月份SWRH82B中间包温度分布图表1 2006年7-9月份SWRH82B中间包温度与偏析情况月份7 8 9 备注中间包温度℃1485~150514951485~150514951485~15001493分子为控制范围，分母为平均值碳偏析合格率% 67.547.5 53.5836.056.061.00.96~1.08比例，分子为二流，分母为四流与图1对应月份的温度水平和碳偏析合格率见表1从图1和表1可见：（1）7、8、9月份的温度控制范围相当，平均水平基本一致，但是分布规律大相径庭，8月份的中间包温度没有体现“两头小，中间大”的分布特点，说明集中度偏低，温度控制被动因素多，造成前期温度偏高、后期温度偏低，这与8月份的生产、设备不顺行有密切关系，这些因素使偏析合格率下降。
（2）其次，9月份的中间包温度分布集中度高，表明全流浇注率高，过程处于受控状态。
同时也证明，边流与中间流的拉速适当差异可以在一定程度上改善中间包温度场。
这使得二流、四流的偏析合格率差异缩小。
3.2不同温度下拉速匹配对偏析的影响低过热度、慢注速已经成为冶金行业浇注高碳钢的共识，但是各企业的工艺装备和工艺流程不同使得各企业不得不考虑生产节奏的匹配、铸坯规格和质量的保证。
在生产过程中，往往需要注温和注速的结合，但是也不宜在一炉钢浇注过程中拉速频繁调整，实际上，只要中间包前中后期温度差异小，拉速才能实现稳定。
所以各钢厂都在加强大包、中间包的保温，上钢五厂、杭钢电炉厂、无锡华润的保温都堪称典范。
石横特殊钢厂在生产GCr15时从7月份以来也实行了双重保温，从制定工艺卡时明确了温度与拉速的匹配关系，取得了明显效果，见表2、3。
表2 连铸生产GCr15中间包温度与拉速匹配关系区间ⅠⅡⅢ备注中间包温度℃1489~14951481~14881475~1480区间Ⅰ主要针中间包对第1包拉速m/min 1.45~1.54 1.55~1.64 1.65~1.70在采取加强钢包、中间包保温和VD工序稳定精确控制温度的措施下，降低钢液过热度，稳定拉速成为可能。
从表3可见2006年6~9月份生产GCr15的结果：与6月份对比大包温度降低了5.6℃，中间包温度降低了6.2℃，浇注过程温差越来越小，整炉钢水浇注过程拉速波动±0.10m/min。
July.20072007年炉外精炼年会论文集• 213 •表3 2006年7-9月份生产GCr15大包、中间包温度与拉速匹配对偏析影响月份6月底7月底9月初备注大包温度℃1510~152915231515~152815201510~15271517.4第一包除外，分子为控制范围，分母为平均值中间包温度℃1491.15~121490.63~101484.91~7第一包除外，分子为平均值，分母为前中后期温差拉速m/min 1.40~1.751.561.45~1.651.531.5~1.71.56第一包除外，分子为控制范围，分母为平均值碳偏析合格率% 31.5831.5839.1333.3358.3329.17分子为0.96~1.08比例，分母为1.09~1.15比例当然，如果中间包后期温度很低，单纯提高拉速，会来不及补缩，产生缩孔。
取样分析表明，生产GCr15时，中间包温度低于1475℃，拉速1.80 m/min情况下浇注，会使铸坯产生大量的缩孔超级。
图2、图3对比了2006年6~9月份生产GCr15偏析的变化情况图2 2006 年6、7、9 月份GCr15碳偏析各级比例图3 2006 年6、7、9 月份GCr15碳偏析统计指标3.3 二次冷却强度对偏析的影响二次冷却的主要任务：（1）控制坯壳出结晶器后继续降温、长厚，确保不漏钢、不产生裂纹、不鼓肚、不脱方，保持规范良好的外部质量；（2）控制连续致密的内部质量，要求偏析、疏松级别合格，不得有缩孔、裂纹。
高碳钢因其导• 214 •2007年炉外精炼年会论文集2007年7月热性差，过强的冷却容易产生裂纹，一般强调弱冷。
但并非冷却强度越小越好，对于没有轻压下设备的连铸机一般要求进入拉矫机前完成凝固，否则不利于补缩；为了获得更大面积的等轴晶区，通常讲究“热行”。
二炼钢的水质经历了3个月的治理过程，水质逐步好转，优化了喷嘴选型，加强维护水冷系统，考虑到铸坯的低倍综合质量，配水曲线逐步调整。
石横特殊钢厂在2006年3~9月份已经试验了不同的二次冷却强度，归纳为表4。
表4 连铸生产SWRH82B时不同二冷比水量的偏析情况比水量L/kg 0.35 0.40 0.45 备注SWRH82B偏析合格率%55.26/12.5 / 76.32/75 最大/最小2006年3月份以来实践表明，并不是二冷水量越小越好；在过热度控制较低的条件下，在保证低倍的缩孔、疏松级别合格的前提下，尽量缩短凝固时间，对减轻偏析是有利的。
例如在2006年3、4、6月份分别生产的43炉、49炉、46炉SWRH82B，统计的结果来看，应用5#配水曲线，虽然温度、拉速较高（如表5），但偏析的合格率却也高，见图2、图3。
表5 连铸生产SWRH82B时不同月份的温度拉速匹配不同月份中间包温度℃拉速m/min 备注3月份Ⅰ、1501~1510Ⅱ、1494~1500Ⅲ、1488~1493Ⅰ、1.60~1.70Ⅱ、1.71~1.80Ⅲ、1.81~1.90Ⅰ类通常为中间包第一包，以Ⅱ类为主(下同)4月份Ⅰ、1501~1515Ⅱ、1494~1500Ⅲ、1483~1493Ⅰ、1.55~1.65Ⅱ、1.66~1.75Ⅲ、1.76~1.85同上6月份Ⅰ、1501~1510Ⅱ、1494~1500Ⅲ、1488~1493Ⅰ、1.50~1.60Ⅱ、1.61~1.70Ⅲ、1.71~1.80同上图4 2006 年3、4、6 月份SWRH82B碳偏析各级比例从图4、图5可见，3月份由于温度偏高、拉速较快，出现了21.05%的负偏析超标（偏析指数≤0.95），因而使整批平均偏析指数水平为0.99。
4月份同样温度水平、拉速较3月份降低了0.05m/min，使负偏析超标比例降低到6.12%，但正偏析超标比例增加，出现了18.36%的正偏析超标（偏析指数≥1.09），因而使整批平均偏析指数水平为1.05。
6月份基本稳定了各级偏析比例。
July.20072007年炉外精炼年会论文集• 215 •图5 2006 年3、4、6 月份SWRH82B碳偏析统计指标图5从统计衡量指标比较了偏析的极值、平均值和标准偏差，3～6月份总体上是改进趋势。
从2006年7月份开始，采用了3#曲线，拉速也降低到 1.50～1.70m/min，铸坯碳偏析合格率降低, 从图6、图7可见：图6 2006 年7、8 月份SWRH82B碳偏析各级比例图7 2006 年7、8月份SWRH82B碳偏析统计指标尤其是8月份生产不顺,前期温度合适的时候拉速还能保持,后期低温提拉速,冷却强度偏低使偏析加重。
因此，只要能保证内部质量的缩孔、疏松级别合格、没有裂纹，应当尽可能缩短凝固时间，来实现减轻碳偏析。
3.4组合式电磁搅拌对偏析的作用电磁搅拌对偏析的重要影响是不言而喻的，现在绝大多数炼钢厂已经把电磁搅拌作为连铸• 216 •2007年炉外精炼年会论文集2007年7月机的基本配置。
二炼钢2004年安装（M + F）—EMS组合式电磁搅拌以来，对结晶器地磁搅拌应用比较正常，但对末端电磁搅拌应用一直效果欠佳，主要原因在于：（1）凝固末端定位缺乏足够的依据；（2）由于供货厂家原因，功能开发应用不全面。
3.4.1凝固末端定位F-EMS的应用效果取决于（1）凝固末端的准确定位；（2）搅拌参数的优化。
凝固末端定位首先要完成：钢材品种、规格、档次定位，断面和拉速定位，冷却方式和强度定位。
理论上通常依据式（1）、（2）计算：e=(1)K=(2)式中：e为凝固壳厚度；K为凝固系数；t 为时间；T L为液相线温度；T S为铸坯表面温度；λm为钢的导热系数；L f为结晶潜热；ρm为钢的密度。
