D0I:10.13374/j.issn1001053x.1998.02.024 第20卷第2期 北京科技大学学报 Vol.20 No.2 1998年 4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1998 连铸65钢方坯的质量 陈卫强) 许中波》 蔡开科”林武2》 葛惠宇) 1)北京科技大学冶金工程学院，北京1000832)湘潭钢铁公司炼钢厂 摘要对连铸150mm×150mm高碳钢铸坯凝固组织、中心偏析、夹杂物分布与类型、铸坯与轧材 组织状况等进行了分析与讨论，提出了改善高碳钢中心缩孔和中心偏析的途径 关键词方坯；高碳钢；连铸：夹杂物 分类号TF777.3 人们为提高高碳钢的连铸坯质量作了大量的工作，提出了如电磁搅拌、末端轻压下、连续 锻造等改善中心疏松与偏析的措施.本文研究了湘钢方坯连铸机生产的65钢方坯(150m× 150mm)的质量，提出了进一步改善质量的措施. 1试验方法 1.165钢生产工艺 (I)冶炼方法.在300t的吹氧平炉内进行常规冶炼操作，平炉冶炼终点wg=0.66%,温度 为1650℃，炉内加入了2.5tn-Fe脱氧，出钢后在钢水罐内加了Fe-Mn360kg(增碳剂)、 Fe-Si320kgSi-Ca-Ba100kg、Si-Al-Fe30kg,用于复合脱氧和夹杂物变性处理；出钢后镇静 了30~40min,钢包吹氩调温3~5min (2)浇注条件.连铸机的参数为：罗可普弧形方坯连铸机4机4流，断面150mm×150mm, 弧形半径9m,钢包散开浇注，中间包采用石英质浸人式水口和结晶器保护渣.试验65钢浇注 温度见表1，拉速1.8~1.9m/min,水量为足辊段6.7~5.6h,二冷一区5.94.3th,二冷二区 7.8-4.6t/h. 表165钢浇注温度 T出翩 T翻水螺交接 T欢氢后 T创银 过热度 1650 1580 1569 1526~1491 14~19 (3)高线轧制参数.铸坯开轧温度为920℃左右，卷取温度在1000℃以上；最终产品盘条规 格为中6.5mm,采用自然冷却方式冷却. 1.2试样的截取与加工 根据不同工艺条件，在No.1流的第5根和第9根铸坯（定尺11.5m)尾处取横断面试样一 块(30mm厚)和纵断面试样一块(300mm长)，并取轧材样，按规定加工成所需之试样 1.3分析方法 主要有：显微夹杂物的金相显微镜分析，大型夹杂物的大样电解，硫印和酸浸低倍检 1997-06-05收稿 陈卫强男，27岁，硕士蔡开科，男，62岁，教授
第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 女 连铸 钢方坯的质量 陈卫 强 许 中波 蔡开 科 林 武 葛惠宇 北京科技大学冶金工程学 院 ， 北 京 湘潭 钢铁公 司炼钢厂 摘要 对连铸 。 高碳钢铸坯凝 固组织 、 中心偏析 、 夹杂物分布 与类型 、 铸坯 与轧材 组织状况等进行 了分析 与讨论 ， 提 出 了 改善高碳钢 中心 缩孔 和 中心偏 析 的途径 关键词 方坯 高碳钢 连铸 夹杂物 分类号 曰 人们为提 高高碳钢的连铸坯质量作 了大量 的工作 ， 提 出 了如 电磁 搅拌 、 末 端轻压 下 、 连续 锻造 等 改善 中心疏松 与偏析的措施 本文研究 了湘钢方坯 连铸机 生产 的 钢方坯 的质 量 ， 提 出了进一步改善质量 的措施 试验方法 钢生产工艺 冶炼方法 · 在 的吹氧平 炉 内进行 常规冶炼操作 ， 平 炉 冶炼终 点 旧一 ， 温 度 为 ℃ ， 炉 内加 人 了 一 脱 氧 ， 出钢后 在 钢 水 罐 内加 了 一 增 碳 剂 、 一 、 一 一 、 一 一 ， 用于 复合脱 氧和 夹杂物 变性处理 出钢后镇静 了 而 ， 钢 包吹氢调温 一 而 浇注条件 连铸机 的参数为 罗可普弧形方坯 连铸机 机 流 ， 断面 ， 弧形半 径 ， 钢包敞开浇注 ， 中间包采用 石英质浸人式水 口 和结 晶器 保护渣 试验 钢浇注 温度 见 表 ， 拉速 一 耐而 ， 水量 为足 辊段 一 叮 ， 二 冷 一 区 一 灯 ， 二 冷二 区 一 灯 表 钢浇注温度 几钥 场水 交 接 及盆后 不卜间包 一 过热度 高线轧制参数 铸坯 开轧温度 为 ℃ 左右 ， 卷取温 度在 ℃ 以 上 最 终产 品盘条规 格 为 中 ， 采用 自然冷却方式冷却 试样 的截取与加工 根据不 同工 艺条件 ， 在 流 的第 根 和第 根铸坯 定 尺 尾处取 横断面 试样一 块 厚 和 纵 断面试样 一块 长 ， 并取 轧材样 ， 按规定加 工成 所需 之 试样 分析方法 主 要 有 显 微 夹 杂 物 的 金 相 显 微 镜 分 析 ， 大 型 夹 杂 物 的 大 样 电解 ， 硫 印 和 酸 浸 低 倍检 一 一 收稿 陈卫强 男 ， 岁 ， 硕 士 蔡 开 科 ， 男 ， 岁 ， 教授 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1998．02．024
·104· 北京科技大学学报 1998年第2期 验，硬度分析，金相组织分析以及常规化学分析等 2 试验结果与讨论 2.1铸坯的低倍结构 (1)铸坯低倍结构特征. 60 利用已开发的方坯凝固传热模 45 型，结合现场的工艺条件，计 算出第9根俦坯试样从铸坯表 面到中心的平均冷却速度分布 (见图1). 10 2050405U60/U80 距离/m 图1下部是肉眼观察金相 腐蚀试样（第9根内弧侧）时， 描绘出的铸坯凝固时的结品形 态 I区：呈光亮部分（未被腐 边 中心 蚀)，约1~2mm厚，属于激冷 层部分 图！9号坯低倍结构示意图 Ⅱ区：紧接着激冷层到15mm左右，为开始发展的柱状晶区.表现为，交错的、向中心方向 发展的细小的、密而短的树枝晶，此时的平均冷却速度为22~4.34℃s. Ⅲ区：从距铸坯表面15mm处到30mm左右，发展为整齐的有规律的、较粗大的柱状晶 区，其生长方向基本上是朝着铸坯中心，但也有个别部位呈放射状向中心生长，有一定的倾 角，此时的平均冷却速度为4.34~0.79℃s V区：在30~70mm之间，为粗大的柱状晶区，柱状晶的生长明显有5°~10°的倾角.在此 区有非常发达的柱状晶，有的从Ⅲ区直抵铸坯中心部位，长达55mm,此时的平均冷却速度为 0.79~0.4℃/s. V区：从70m至铸坯的中心部位，为粗大的等轴晶区，间杂有分权状的柱状晶，中心处 有明显的疏松和缩孔，此时的平均冷却速度为0.4~0.3℃s 总之，在现有冷却条件下，该铸坯的柱状晶较为发达 (2)二次枝晶间距图2是实测的二次枝晶间距的分布.从铸坯边缘到中心，铸坯二次枝 晶间距总体上是逐渐增大的，但在距边缘60m以后出现下降.这可能是铸坯中心骤然形核， 在凝固末期中心部位的冷却速度增大，快速凝固的缘故 对二次枝晶间距测定值和对应的平均冷却速度进行回归，得出现有生产条件下的二次枝 晶间距与平均冷却速度的关系式：L1=709e03”μm 此式和铃木的结果回是相近的.二次枝晶间距在100~220μm之间，属于细小的枝晶组 织，表明在现有的工艺条件下，可得到较细的树枝晶结构.据报道：重特小方坯（断面180m ×180mm,拉速1.0~1.5m/min,过热度40~56℃)55 SiMnVB在MEMS+FEMS的条件下， 测定的二次枝晶间距为100~250μm 2.2中心疏松和缩孔 在硫印样和低倍酸浸样上都可观察到铸坯中心部位存在有连续的和间断的疏松或缩孔
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 验 ， 硬 度分 析 ， 金相 组 织分 析 以 及 常规化学分析等 试验结果 与讨论 铸坯 的低倍 结构 铸 坯 低 倍 结 构 特 征 利用 已 开 发 的方 坯凝 固传 热模 型 ， 结合现 场 的工 艺条件 ， 计 算 出第 根铸坯 试样从铸坯表 面 到 中心 的平 均冷却速 度分 布 见 图 图 下 部 是 肉眼观 察金 相 腐蚀 试 样 第 根 内弧 侧 时 ， 描绘 出的铸坯凝 固 时 的结 晶形 态 区 呈 光亮部分 未被腐 蚀 ， 约 一 厚 ， 属 于 激 冷 层部分 义，， 一 一 一…一… 距离 尸侧录划党刃阵︾， 艺才 二 一 〔 蔺刁盗 曹 睿聋 ‘ 一 山 二‘口 二 一 二 二一 三一二一二石 ， 三 二 二军茱二晕 一 亥 二万三落 ， ‘ 甲 口 曰 〔 丁 一 臼 ‘ 一 ‘ ， 一 一 二 二，一 之，二二二一 一 一 ， 几二 二 一 图 号坯低倍结构示意图 区 紧接 着 激 冷层 到 左 右 ， 为开始 发展 的柱状 晶 区 表 现为 ， 交错 的 、 向中心 方 向 发展 的细小 的 、 密 而 短 的树枝 晶 ， 此 时的平均冷 却速度 为 一 ℃ 区 从距铸 坯 表 面 巧 处 到 左 右 ， 发展 为整 齐的有 规律 的 、 较粗大 的柱状 晶 区 ， 其 生 长 方 向基 本 上 是 朝 着铸 坯 中心 ， 但 也有 个 别部 位 呈 放 射 状 向 中心 生 长 ， 有 一 定 的倾 角 ， 此 时 的平 均冷却速 度为 一 ℃ 区 在 之 间 ， 为粗大 的柱状 晶 区 ， 柱 状 晶 的生 长 明显有 “ “ 的倾 角 在 此 区有 非常发达 的柱状 晶 ， 有 的从 区直抵 铸坯 中心部位 ， 长达 ， 此 时 的平均 冷却速度为 区 从 至铸坯 的 中心 部位 ， 为粗 大 的等轴晶 区 ， 间杂有分权状 的柱状 晶 ， 中心处 有 明显 的疏 松 和 缩 孔 ， 此 时的平均冷却速度 为 一 ℃ 总 之 ， 在 现有 冷却 条件 下 ， 该铸坯 的柱状 晶较 为 发达 二 次枝 晶 间距 图 是 实测 的二 次枝 晶 间距 的分 布 从 铸坯 边 缘到 中心 ， 铸坯 二次枝 晶 间距总 体上是 逐渐 增 大 的 ， 但在距边 缘 以 后 出现 下 降 这 可 能是 铸坯 中心 骤然形核 ， 在凝 固末期 中心 部位 的冷却速度增大 ， 快 速凝 固的缘故 对二 次枝 晶 间距 测定值和 对应 的平 均冷却速度进行 回归 ， 得 出现有生产条件下 的二次枝 晶 间距 与平 均冷却速度 的关系式 与 一 卜爪 此 式 和 铃 木 的结果 是 相 近 的 二 次枝 晶 间距 在 一 协 之 间 ， 属 于 细 小 的枝 晶组 织 ， 表 明在 现 有 的工 艺条 件 下 ， 可 得 到 较 细 的 树枝 晶结 构 据 报 道 重 特 小 方 坯 断面 ， 拉 速 一 ， 过 热 度 一 在 的条 件 下 ， 测定 的二 次枝 晶 间距 为 一 协 中心疏松和缩孔 在硫 印样 和 低倍 酸浸样 上 都 可 观 察到铸坯 中心 部 位存在 有 连续 的和 间断的疏松或缩孔
Vol.20 No.2 陈卫强等：连铸65钢方坯的质量 ·105· 在第5根试样（拉速为1.9m/min)上中心缩 220 孔的直径在3~4mm之间，而且缩孔长达 200 300mm;在第9根试样（拉速为1.80m/min) 180 上中心缩孔的直径在2~3mm之间，长度较 160 小，最长为100mm ()中心缩孔形成的理论计算.由模拟计 11 120 算可知0：高碳钢方坯在凝固末端铸坯中心 20 3040506070 部分的温度下降非常快，而其表面温度降低 从表面到中心的距离/mm 较慢.这种表面与中心冷却的速度差异，引起 围2二次枝晶间距 了断面上热收缩，导致铸坯中心孔洞的形成， 引起富集溶质钢液的流动，形成中心偏析整个铸坯断面在中心处的收缩为： △4=号al-2G)aT 式中，△Ac一缩孔的收缩面积，折算为一个圆孔，mm3;a一铸坯的宽度，mm;1一线性膨胀系数， ℃-；△T一从液相线到固相线的温度变化量，℃；G=(dT/d)/(dTc/d)称为G因子，用 来表示铸坯表面冷却速度与铸坯中心冷却速度的比值 由上式可以看出，若G>0.5,则△A<0,表示无缩孔的形成；若G<0.5,则△A>0,表示此 时铸坯中心有缩孔的形成因此，可用G因子作为判据，来表征缩孔的形成与否 对第5根和第9根硫印样的中心缩孔直径的估测值，并根据工艺条件由模型计算的缩孔 直径均见表2.由表2可知，理论计算结果和实测值较为吻合，表明可以利用G作为控制目标， 来表征铸坯在凝固进程中缩孔是否形成，达到控制中心缩孔和偏析的目的， 表2实测和计算的缩孔直径的比较川 (dTs/dr)/ (dTe/dr)/ △T/ G 计算直径/ 实测直径/ ℃s1 ℃s1 ℃ mm mm 第5根 0.38 1.75 42.3 0.217 3.18 3~4 第9根 0.37 1.40 44.2 0.264 2.96 2~3 (2)中心缩孔和偏析的控制引人第5根和第9根坯样的工艺条件，由模型四计算可知： G<0.5的部位在11~13m之间，即在铸坯凝固的末端这是由于高碳钢有柱状晶强烈生长的趋 势，易产生“搭桥”现象，而且高碳钢在∫0.67时，出现液相流动困难，不易补缩产生缩孔的关 键在于∫07(G<0.5)左右的铸坯中心强烈温降，使它的收缩明显大于铸坯表面的收缩，凝 固收缩产生的孔洞不易得到钢水补缩：在其凝固完后，铸坯中心部位紧接着又出现快速的温 降（达10℃s),加剧了缩孔的扩大和形成裂纹的危险性.铸坯内外凝固收缩的不一致，增加了 中心缩孔和中心偏析发生的可能性 因此，可以采用在凝固末端喷水强冷却的方法来加快铸坯表面的温降速度（如图3）.在 10~13m之间采用喷水冷却后，其表面温降为1.58℃s,铸坯中心温降为1.11℃s,达到表面 温降大于铸坯中心的温降，使其表面产生一个压缩力，来消除中心缩孔的产生，避免中心偏析 的出现，这样做的好处是以简单的措施代替高代价的投人（如EMS、轻压下等），可根据不同的 拉速来确定不同的喷水区域，达到灵活，高效、自适应的目的
陈卫强 等 连铸 钢方坯 的质量 在 第 根 试 样 拉 速 为 耐 上 中心 缩 孔 的 直 径 在 一 们 之 间 ， 而 且 缩 孔 长 达 在 第 根 试 样 拉 速 为 岁 上 中心 缩孔 的直径在 之 间 ， 长度 较 小 ， 最长 为 · 中心 缩 孔 形成 的理 论 计 算 由模 拟 计 算 可 知 川 高碳 钢方 坯 在凝 固末端 铸坯 中心 部分 的温 度下 降非 常快 ， 而 其 表 面 温 度 降低 较慢 这种表面 与 中心 冷却 的速度差 异 ， 引起 了 断 面 上 热收缩 ， 导致铸坯 中心孔洞 的形 成 ， 留宜哈娜写导任 从表面到 中心 的距离 图 二次枝晶间距 引起 富集溶质钢液 的流 动 ， 形成 中心偏 析 整 个铸坯 断面在 中心处 的收缩 为 ， 、 △ 月产 ， 孟口“ 一 △ 了二 ‘ 、 七 式 中 ， △凡一缩孔 的收缩 面积 ， 折算为一个 圆孔 ， ， 一铸坯 的宽度 ， 又一线性 膨胀 系数 ， ℃ 一 ’ △ 一从液相 线到 固相 线的温度变化量 ， ℃ 二 兀 称为 因子 ， 用 来表示 铸坯 表 面冷却速度 与铸坯 中心冷却速度 的 比值 由上 式可 以看 出 ， 若 ， 则 △人《 ， 表示 无缩孔 的形 成 若 ， 则 △人 ， 表示 此 时铸坯 中心有缩孔 的形成 因此 ， 可用 因子作 为判据 ， 来表征缩孔 的形成 与否 对第 根和第 根硫 印样 的 中心缩孔 直径 的估测值 ， 并 根 据工 艺条件 由模 型计算 的缩 孔 直径均 见表 由表 可 知 ， 理 论计算结果 和 实测值较 为吻合 ， 表 明可 以利 用 作 为控制 目标 ， 来表征铸坯 在凝 固进程 中缩孔是否形成 ， 达到控 制 中心缩孔 和偏 析 的 目的 表 实测和计算的缩孔直径的比较 长 。 一 ， ℃ 一 △ ℃ 计算直径 实测直径 第 根 第 根 中心 缩 孔 和偏 析 的控 制 引人 第 根 和 第 根 坯 样 的 工 艺 条 件 ， 由模 型 川 计 算 可 知 的部位在 一 之 间 ， 即在铸坯凝 固的末端 这是 由于 高碳 钢有 柱状 晶强烈 生 长 的趋 势 ， 易 产 生 “ 搭桥 ” 现象 ， 而且 高碳 钢在人一 时 ， 出现液相 流 动 困难 ， 不 易补缩 产 生缩孔 的关 键在 于 儿一 左 右 的铸坯 中心 强 烈温 降 ， 使它 的收缩 明显大 于 铸坯 表 面 的 收缩 ， 凝 固收 缩产生 的孔 洞不 易得 到 钢水补缩 在其凝 固完后 ， 铸坯 中心 部位 紧接 着 又 出现 快 速 的温 降 达 ℃ ， 加剧 了缩孔 的扩大和 形成裂 纹 的危 险性 铸坯 内外凝 固 收缩 的不 一致 ， 增 加 了 中心缩孔 和 中心偏析发生 的可 能性 因此 ， 可 以 采用 在 凝 固末 端 喷水 强 冷却 的方 法来 加 快 铸坯 表 面 的温 降速 度 如 图 在 一 之 间采 用 喷水冷却后 ， 其表 面 温 降为 ℃ ， 铸坯 中心 温 降为 ℃ ， 达到表 面 温 降大于 铸坯 中心 的温 降 ， 使其表 面 产生 一 个 压缩力 ， 来 消除 中心 缩孔 的产 生 ， 避 免 中心偏 析 的出现 这样 做 的好处是 以 简单 的措 施代替 高代价 的投人 如 、 轻压下 等 ， 可 根据不 同的 拉速来 确定 不 同的喷水 区 域 ， 达到灵 活 、 高效 、 自适应 的 目的
·106 北京科技大学学报 1998年第2期 2.3中心偏析 1600 0.08 在第5根和第9根坯样的 压壳厚度 I400h 内部中心温度 0.06 横断面上取样（间隔20mm钻φ 盘 8mm钢屑样)作化学成分分析. 12 表面中心温度 0.04 四 定义偏析比R来表征各元素的偏 1000 角部温度 0.02 析程度：R=C/C式中，R一某 800 0 一元素的偏析比，i代表C,Si, 0246810 1214 Mn,P,S等元素；C一某一元素的 距结晶器弯月面的距离m 当地质量分数，%；C一某一元素 图3凝固末端强冷法模拟（此时G=1.42) 断面上的平均质量分数，% (1)各元素均在中心部位出现明显的正偏析，其R值分别是：C1.095,Mm1.024,S1.1~ 1.23,P1.16~1.17.铸坯中心偏析形成的原因是钢液最后凝固在中心处富集溶质的结果 (2)从最大正偏析来看，只有S的偏析值超过18%，其他元素的分布还是比较均匀的. (3)从工艺的角度来讲，在拉第9根铸坯时的浇注速度和浇注温度都较第5根时低，铸坯 的成分偏析和缩孔，都在第9根铸坯都得到了改善，说明有必要加强工艺控制 1.3 第5根 第9根 1.2 1.1 09 0.9L1 020406080100120140 020406080100120140 从内孤到外弧的距离/mm 从内弧到外弧的距离/mm 图4还样横断面上各元素的偏析 1-S;2-P;3-C;4-Si;5Mn 2.4铸坯中的夹杂物 (1)显微夹杂物分析在第5根和第9根上取金相样，沿内弧到外弧的方向，依次在金相显 微镜下观察统计：1)氧化物夹杂95%以上的尺寸小于5μm,表现为单个块状A1,O,而群落状 AL,O量很少；硫化物主要组成为MS,呈链状或串状沿晶界分布和单个的块状硫化物.2)铸 坯中氧化物夹杂分布无明显的规律性，第5根在2~7个mm之间，平均值为3.87个mm3; 第9根在1.24个mm2之间，平均值为2.0个mm2 (2)大型夹杂物分析.1)在第5根、第9根铸坯上取大样、电解，把分离出来的大型夹杂物作 扫描电镜分析其主要类型有：铝硅酸盐类，主要由SiO,+A1,O,+KO组成，硅酸盐类，SiO,占了 95%以上；Fe0类，其中Fe0占了91%以上；钙铝酸盐类，主要由Al,0,+Ca0组成.2)大型夹杂 物分布：每10kg钢中第5根铸坯中大颗粒夹杂物含量为1.61mg,第9根为2.70mg.铸坯中大 型夹杂物的粒径的分布比较均匀，没有大于220μm的夹杂物，80~220μm的氧化物夹杂占了 60%~75%.理论计算指出，大于50μm的大型夹杂物在中间包内均应上浮去除，所以，中间包 应添加合适的挡墙和坝，以促进夹杂物上浮. 从整个浇注过程来看，钢包→中间包钢水增氮9×10-6，二次氧化现象较严重，应在钢包
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 侧异明、 中心偏析 在 第 根和第 根坯样 的 横 断面 上 取 样 间 隔 钻 中 钢 屑 样 作 化 学 成 分 分 析 定义偏 析 比 来表征 各元 素的偏 析程 度 只 式 中 ， 只一某 一 元 素 的 偏 析 比 ， 代 表 ， ， ， ， 等 元 素 〔 卜一 某 一元 素 的 当地 质 量 分 数 ， 某 一 元 素 断面 上 的平 均质量分数 ， 侧迹很蜀日 距结晶器弯月面 的距离 图 凝固末端强冷法模拟 此时 各元 素均 在 中心部位 出现 明显 的正偏 析 ， 其 值分别是 ， 腼 ， 一 ， 一 铸坯 中心偏 析形成 的原 因是 钢液最后凝 固在 中心处富集溶质 的结果 从最 大正偏 析来看 ， 只有 的偏析值超过 ， 其他元 素的分布还是 比较均匀 的 从工 艺 的角度来讲 ， 在拉第 根铸坯 时的浇注速度和 浇注温度都较第 根 时低 ， 铸坯 、了、 ‘，︶，、 、户尹 的成分偏 析和缩孔 ， 都在第 根铸坯都得到 了改善 ， 说明有必要加强工 艺控制 … 再】 第 根 … 料熟减 ︸且，且 从 内弧到外弧 的距离 图 坯样横断面上各元素的偏析 一 一 端一 铸坯 中的夹杂物 从 内弧到外弧 的距离 显微夹杂物 分析 在第 根和第 根上 取 金相样 ， 沿 内弧到 外 弧 的方 向 ， 依 次在金相显 微镜下 观 察 统计 氧化物夹杂 以 上 的尺寸小 于 协 ， 表现 为单个 块状 ， 而群落状 。 量 很 少 硫 化 物 主要 组 成 为 ， 呈 链 状 或 串状 沿 晶 界 分布 和 单个 的块状 硫 化物 · 铸 坯 中氧 化物 夹杂分布无 明显 的规律性 ， 第 根 在 一 个 ，之 间 ， 平 均值 为 个 加 第 根在 一 个 ， 之 间 ， 平均值为 个 大 型夹杂物分析 在第 根 、 第 根铸坯 上 取大样 、 电解 ， 把分离 出来 的大型夹杂物作 扫描 电镜分析 其 主要 类型有 铝硅 酸盐类 ， 主要 由 凡 组 成 ， 硅 酸盐类 ， 占了 以 上 类 ， 其 中 占了 以上 钙铝 酸盐类 ， 主要 由 组成 大型夹杂 物分 布 每 钢 中第 根铸坯 中大颗粒夹杂物含量 为 ， 第 根 为 铸坯 中大 型 夹 杂物 的粒 径 的分 布 比较均 匀 ， 没有大 于 协 的夹杂 物 ， 一 “ 的氧化物夹杂 占了 一 理 论计算 指 出 ， 大 于 协 的大 型夹杂物 在 中间包 内均应 上 浮去 除 ， 所 以 ， 中间包 应添加合 适 的挡墙 和 坝 ， 以 促 进夹杂物 上 浮 从整 个 浇 注 过程来 看 ， 钢 包 中间包钢 水增 氮 ’ “ ， 二 次氧化现 象较严 重 ， 应在钢包
Vol.20 No.2 陈卫强等：连铸65钢方坏的质量 ·107· 到中间包之间采取保护措施，如采用长水口等.对用于冷拔钢丝的高碳钢来讲，为防止拔丝断 裂，关键是控制夹杂物组成为(%Al,0,)/I(%A1,0,)+(%SiO,)+(%MnO]=0.15~0.30.而探针分 析表明，约有52.2%的大型夹杂物属于此类软性夹杂，这说明用Si-Ca-Ba合金对夹杂物的变 性有一定的效果，相对地降低了氧化物夹杂的危害 2.5铸坯和盘条的组织 对铸坯横断面上的金相试样作硬度分析：从铸坯的内弧到中心，其硬度均小于HRB100, 说明其组织为珠光体，在高倍显微镜和扫描电镜下观察分析表明，该铸坯的组织均为珠光体， 特别是在其中心部位没发现马氏体的存在， 从盘条上取样作硬度分析：其硬度小于HRC30,显微硬度在200~300NVmm2之间，说明 该盘条的组织应属于珠光体类组织.在扫描电镜和高倍显微镜下观察，确定盘条的中心区域 为索氏体，边缘为变态索氏体，其铁素体和渗碳体片较中心薄而短，这是由于盘条表面冷却较 快所致. 3结论 ()在现行的工艺条件下，铸坯树枝晶结构较为致密，柱状晶较为发达；从俦坯宏观凝固 结构来看，有严重的中心疏松和缩孔.但铸坯中心元素的偏析值不大 (2)铸坯中显微氧化物夹杂含量的平均值为2.9个mm2,氧化物夹杂中小于5μm的A1,0, 占了95%以上，呈弥散化分布，串状夹杂较少；铸坯大型夹杂物的平均值为每10kg钢中2.16 mg,且无大于220μm的大型夹杂，主要类型为钙铝酸盐夹杂.加Si-Ca-Ba合金对夹杂物的变 性有一定效果 (3)铸坯中心部位无马氏体组织，盘条的组织为细小的索氏体，轧制工艺较合理. 参考文献 1 陈卫强.连铸方坯高碳钢质量研究：[学位论文].北京：北京科技大学，1997 2蔡开科.浇注与凝固.北京：冶金工业出版社，1984.54 Qualities of Continuously Cast Billets for 65 Steel Chen Weigiang Xu Zhongbo Cai Kaike Lin Wu Ge Huiyu? 1)Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Steelmaking Plant of Xiangtan Iron Steel Company ABSTRACT The solidification structure,central segregation,distribution and type of inclu- sions,microstructure of billets and rolled steel for continuous cast high carbon steel billet- s(150 mmx 150 mm),have been investigated and discussed.The proposal of improving the central pore and central segregations of high carbon steel billets has been made. KEY WORDS billets;high carbon steel;continuously cast;inclusion
陈卫强等 连铸 钢方坯 的质量 到 中间包之 间采 取保护措施 ， 如采 用 长水 口 等 对用于 冷 拔 钢 丝 的高碳 钢来讲 ， 为 防止 拔 丝 断 裂 ， 关键是 控 制 夹杂物 组成 为 一 而探 针分 析表 明 ， 约有 的大型 夹杂物 属于 此类 软性 夹杂 ， 这说 明用 一 一 合金 对夹杂物 的变 性有一定 的效果 ， 相 对地 降低 了氧化物夹杂 的危 害 铸坯和盘条的组织 对铸坯横断面上 的金相 试样作硬度分析 从铸坯 的 内弧到 中心 ， 其硬 度均小于 朋 ， 说明其组织 为珠光体 在 高倍显微镜和 扫描 电镜下观 察分 析表 明 ， 该铸坯 的组 织 均 为珠光 体 ， 特别是 在其 中心部位没发现 马 氏体 的存在 从盘条上取样作硬度分析 其硬度小于 ， 显微 硬度在 一 之 间 ， 说 明 该盘条 的组 织 应属 于 珠光体类组 织 在 扫描 电镜和 高倍显 微 镜 下 观 察 ， 确 定 盘条 的 中心 区 域 为索 氏体 ， 边缘为变态索氏体 ， 其铁素体和 渗碳体片较 中心 薄而 短 ， 这是 由于 盘条表 面 冷却较 快所致 结论 在现行 的工艺条件下 ， 铸坯树枝 晶结构 较 为致 密 ， 柱状 晶 较 为发 达 从铸坯 宏 观凝 固 结构来看 ， 有严重 的 中心疏松和缩孔 但铸坯 中心元 素的偏 析值不大 铸坯 中显微氧化物夹杂含量 的平 均值为 个 加 ， 氧化物夹杂 中小 于 的 占了 以 上 ， 呈 弥散化分布 ， 串状夹杂较少 铸坯大 型 夹杂 物 的平 均值 为 每 钢 中 ， 且 无大 于 “ 的大 型夹杂 ， 主要 类型 为钙铝酸 盐夹 杂 加 合金 对夹杂物 的变 性有 一定效果 铸坯 中心部位无 马 氏体组织 ， 盘条的组织为细小 的索 氏体 ， 轧制工 艺较合理 参 考 文 献 陈卫强 连铸方坯高碳钢质量研究 【学位论文 北京 北京科技大学 ， 蔡开科 浇注与凝固 北京 冶金工 业 出版社 ， 泌’ ’ 及 口 ， 肋 ， 枷 肋 ， 枷 ， 七 花 】 ， ， 】 为 ， ， ， 而 ， 仁