连铸凝固过程中的偏析现象及其控制
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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。
铸造过程中偏析成因及控制技术研究铸造是一种重要的制造方法,其成本低,生产批量大,能够得到精细的组织和复杂的形状,因此在工业生产中应用广泛。
但是,在铸造过程中,由于合金成分的不均匀,可能会出现偏析现象,降低了合金的性能。
因此,研究铸造过程中偏析成因及控制技术具有重要的实际意义和理论价值。
1. 铸造过程中偏析成因铸造过程中的偏析现象通常由两个方面的因素引起。
一是物理因素,如溶液中组分的不同扩散率;二是化学因素,如构成相的化学亲合性或互相作用力。
这些因素会导致合金成分在液态和固态之间存在不同的分配行为,从而导致偏析现象。
1.1 液态偏析铸造过程中的液态偏析是指合金在熔炼、浇铸和凝固过程中溶液中不同组分扩散速度的差异引起的偏析现象。
例如,在溶解不同元素的合金中,较轻的元素由于扩散速度较快,将优先分布在液相中,使得固相中这些元素的浓度降低。
1.2 固态偏析铸造过程中的固态偏析是指合金在凝固过程中固相和液相结构差异导致的偏析现象。
由于组分在液相和固相结构中的分区差异,导致凝固合金中固态和液态之间的不均匀成分分布。
例如,在高碳钢和铸铁中,由于不同晶格结构对碳的亲和力差异,使得固相区域中的碳含量高于液态区域。
2. 铸造过程中偏析控制技术研究针对铸造过程中偏析现象的控制技术主要包括熔炼和合金调整,浇注技术以及凝固过程控制。
2.1 熔炼和合金调整为了减少铸造过程中的偏析现象,可以通过加入合适的添加剂调整合金成分,如添加稀土元素、Al、Si等元素。
此外,可以改善熔炼条件,如加强熔炼保护,改变熔炼工艺等。
2.2 浇注技术铸造过程中的浇注技术的好坏直接关系到合金在熔融状态下的混合程度和不均匀性。
浇注技术的改进可以减少液态偏析,如控制浇注速度、角度和位置等。
2.3 凝固过程控制铸造过程中的凝固过程是导致固态偏析的最主要因素,在凝固过程中加入适当的孔隙生成剂、调整铸造过渡率、控制浸润速度等都可以有效防止固态偏析。
3. 总结铸造过程中的偏析现象是导致合金性能下降的重要问题,在实际应用中对铸件的性能和制造精度产生了重大影响。
管线钢连铸坯中心偏析分析与探讨连铸坯在冶金工业中的作用越来越重要,由于它的性能更为优越,它的市场需求也越来越大。
在连铸坯加工上,特别是在钢管行业,钢管连铸坯的中心偏析变形(CCD)问题成为影响钢管质量的主要原因,因此,对管线钢连铸坯中心偏析的分析和探讨研究,对于改善钢管质量、提高生产效率具有重大意义。
管线钢连铸坯中心偏析是由内部及外部条件引起的,它是由连铸坯粘结性、坯料物理特性和温度分布不均等因素综合影响形成的。
这些具体原因包括连铸参数调节,坯料材质及配比,冶炼温度,熔铁质量及流动性,连铸机的结构及水箱的形状等。
首先,在连铸坯制备过程中,冶炼参数调整是控制连铸坯中心偏析的主要因素。
一些研究表明,当转炉的钢液温度值增加时,铸坯中心偏析值会相应的增大,而当转炉温度降低时,中心偏析值会相应减小。
其次,连铸坯材料及配比是影响连铸坯中心偏析的重要因素。
一些研究表明,当坯料材料浓度增加时,钢管连铸坯的中心偏析值会随之增大;同时,当坯料的含氧量降低时,钢管连铸坯的中心偏析值也会相应减小。
再者,连铸机结构形式及水箱形状是控制连铸坯中心偏析的重要因素。
一些研究报道称,当连铸机结构变形时,钢管连铸坯的中心偏析值会随之增大,而当水箱形状正常时,钢管连铸坯的中心偏析值会相应减小。
最后,熔铁质量及流动性也是影响连铸坯中心偏析的重要因素。
一些研究报道称,当熔铁质量及流动性减少时,钢管连铸坯的中心偏析值会随之增大,而当熔铁质量及流动性增加时,钢管连铸坯的中心偏析值会相应减小。
根据以上分析,就管线钢连铸坯中心偏析的控制原因而言,可以总结出以下措施:1.强对连铸钢液温度的控制,有效控制钢管连铸坯的中心偏析;2.意连铸坯材料及其配比,控制合理的氧化比和粘结性;3. 严格控制连铸机生产,使其结构尽可能接近正常状态;4.善熔铁质量和流动性,保证熔铁质量的稳定性。
以上就是分析和探讨管线钢连铸坯中心偏析的结论,有了上述措施,可以起到改善管线钢连铸坯质量、提高生产效率的作用,也能够帮助企业提高市场竞争力。
凝固过程中的偏析嘿,咱今儿来聊聊凝固过程中的偏析这事儿哈!你说这凝固,就像是一场奇妙的旅程,而偏析呢,就像是旅途中的小插曲。
想象一下,在那凝固的过程中,各种元素就像一群小伙伴,本来应该均匀地分布在一起,快快乐乐的。
可偏不,有些元素就爱搞特殊,非要聚集在一块儿,这就出现偏析啦!就好像一群人去参加聚会,有的人就老是扎堆在一个角落,不愿意到处走走逛逛。
这偏析啊,可不是啥小打小闹的事儿。
它能对材料的性能产生大影响呢!好比说,一块材料本来应该坚固无比,可就是因为偏析,这儿弱了那儿强了,整体质量就不那么可靠啦。
这就好像盖房子,要是砖头分布不均匀,这房子能结实吗?咱再深入说说,偏析有好几种类型呢。
有宏观偏析,那家伙,一出现就是大场面,影响范围可广啦。
还有微观偏析,虽然没那么显眼,但也在偷偷搞小动作呢。
就像一个大家庭里,有那种大大咧咧很显眼的问题,也有一些细微的小摩擦。
那怎么对付这偏析呢?这可得好好琢磨琢磨。
咱可以从源头抓起呀,在材料的制备过程中就多留意,就像照顾小孩子一样,精心呵护,尽量让那些元素乖乖听话,均匀分布。
或者通过一些特殊的工艺手段,来调整它们的分布情况,这就像是给调皮的小伙伴立规矩一样。
而且啊,不同的材料在凝固过程中偏析的情况还不一样呢!有的材料可能比较容易出现偏析,有的就相对好一些。
这就跟人的性格似的,各不相同。
那咱就得根据不同的材料特点,想出不同的应对办法来。
你说这凝固过程中的偏析是不是挺有意思?它虽然有时候会给我们带来些小麻烦,但也正是因为有了它,我们才更要去深入研究,去想办法解决呀!这样才能让我们的材料变得更好,更符合我们的需求。
所以啊,可别小瞧了这小小的偏析,它背后可有大学问呢!咱可得认真对待,好好研究,让它在我们的掌控之中,为我们所用,而不是给我们捣乱哟!。
一种铸坯中心偏析的控制方法
一种铸坯中心偏析的控制方法是通过合理调整冶炼工艺参数和铸造工艺措施来降低铸坯中心偏析概率。
具体控制方法可包括:
1. 冶炼工艺参数控制:合理选择原料和调整炉温、冶炼时间等参数,以减少金属元素的不均匀分布,减少偏析的可能性。
2. 浇注温度控制:控制铸造过程中的浇注温度,避免过高或过低温度对金属流动性和凝固过程产生影响,减少偏析的发生。
3. 凝固速度控制:通过合理的铸造工艺措施调整凝固速度,如采用合适的冷却方式、增加冷却时间等,使得铸坯凝固过程均匀进行,减少偏析的发生。
4. 金属液体搅拌:在铸造过程中加入搅拌剂或采取机械搅拌设备,使金属液体充分搅拌,减少偏析的可能性。
5. 铸造材料选择:选择具有较低偏析倾向的铸造材料,如添加稳定元素、选用低偏析度的合金等,减少铸坯的中心偏析。
6. 控制浇注方式:合理控制浇注方式,如采用顶部浇注、底部浇注等方式,减少金属流动不均匀的可能,降低偏析的发生。
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。
连铸方坯中心偏析标准
连铸方坯中心偏析标准是指对于连铸方坯中心偏析的检测标准
和限制条件。
连铸方坯中心偏析是一种常见的缺陷,其产生原因主要是在铸坯凝固过程中,由于铸坯中心部位的凝固速度较慢,导致一些元素在此处凝固、聚集,从而使铸坯中心部位的元素成分与外围部位不同,从而影响铸坯的性能和加工性能。
根据国家标准和企业标准,连铸方坯中心偏析的检测应采用直接测定或间接测定的方法,并应满足一定的限制条件。
具体标准如下: 1. 直接测定法:采用X射线衍射分析、光谱分析或电子探针分析等方法,直接对连铸方坯中心部位进行成分分析,得出中心部位的元素成分值和外围部位的元素成分值,并计算出其差异值,以评估中心偏析程度。
2. 间接测定法:采用取样分析法或自由冷却实验法等方法,通过对样品表面或外围部位进行成分分析,推断出中心部位的元素成分值,并与直接测定法得到的值进行对比,以评估中心偏析程度。
3. 中心偏析限制条件:根据不同的材料和工艺要求,国家标准和企业标准均有相应的中心偏析限制条件。
通常要求中心偏析程度在一定范围内,不能超过标准规定的限值。
总之,连铸方坯中心偏析标准是保证铸坯质量和加工性能的重要标准之一,对于企业提高产品质量、增强市场竞争力具有重要意义。
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