姚長(zhǎng)發(fā)*，袁成文，王國(guó)存

（西寧特殊鋼股份公司，青海西寧，810005）

38CrMoAl連鑄坯碳偏析的分析與探討

姚長(zhǎng)發(fā)*，袁成文，王國(guó)存

（西寧特殊鋼股份公司，青海西寧，810005）

本文針對(duì)西寧特殊鋼股份有限公司連鑄機(jī)生產(chǎn)38CrMoAl連鑄坯的碳偏析問(wèn)題進(jìn)行分析，探討鋼水過(guò)熱度、拉速、二次冷卻強(qiáng)度和組合式電磁攪拌對(duì)連鑄坯碳偏析影響，并對(duì)碳偏析問(wèn)題提出了改善措施。

碳偏析；二次冷卻；拉速；電磁攪拌

前言

導(dǎo)熱性差、凝固區(qū)間大，連鑄坯本身容易產(chǎn)生偏析、疏松和縮孔等缺陷。隨著鋼水二次精煉、保護(hù)澆注、二次冷卻、電磁攪拌和輕壓下等技術(shù)的發(fā)展，結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌均可有效降低鋼液過(guò)熱度對(duì)鑄坯凝固組織的影響，提高連鑄坯的等軸晶率。結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌共同使用，并采用合理的工藝參數(shù)，對(duì)減輕連鑄坯的中心偏析有利。大量的研究，得出了明確的結(jié)論，即隨著過(guò)熱度的降低，連鑄坯的偏析逐漸減輕，等軸晶率越高，則偏析越輕。但是關(guān)于電磁攪拌和二冷水量等對(duì)偏析的影響目前還有爭(zhēng)議。通過(guò)分析西寧特殊鋼股份有限公司生產(chǎn)38CrMoA的生產(chǎn)情況和工藝變化情況，分析探討連鑄坯碳偏析的產(chǎn)生原因以及公司進(jìn)一步改善碳偏析的途徑，為工藝和裝備優(yōu)化、改進(jìn)提供依據(jù)。

1 工藝條件

生產(chǎn)工藝為60T電爐-65T精煉爐-連鑄機(jī),

2 檢測(cè)方法

用KC=w(Cm)/w(C0)表示連鑄坯斷面碳分布的偏析指數(shù),其中,w(C0)為鑄壞斷面所有取樣點(diǎn)的平均碳含量,w(Cm)為其中的最大值。進(jìn)行碳分布偏析檢測(cè)時(shí),用5mm鉆頭取鑄坯屑樣,取樣方法如圖所示,再用紅外碳硫儀分析碳硫成分;

3 取樣規(guī)則

連鑄坯取樣分大方坯（410mm×530mm）、小方坯（250mm×280mm），具體取樣規(guī)則見(jiàn)圖1、2。

圖2 小方坯（250mm×280mm）取樣點(diǎn)示意圖

4 低倍檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 低倍檢測(cè)數(shù)據(jù)表

5 試生產(chǎn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析

圖3 內(nèi)弧→外弧（C值及C偏析度）碳偏析分布圖

內(nèi)弧→外弧總體 C偏析規(guī)律為柱狀晶區(qū)域負(fù)偏析，內(nèi)弧至中心等軸晶區(qū)域負(fù)偏析，其余區(qū)域正偏析，外弧至中心正偏析。正偏析度最大點(diǎn)位于鑄坯中心（1.12）。負(fù)偏析最大點(diǎn)位于外弧柱狀晶區(qū)域（0.88）。

圖4 左側(cè)→中心（C值及C偏析度）（左側(cè)→中心）碳偏析分布圖

此爐號(hào)38CrMoAlA左側(cè)→中心總體C偏析規(guī)律為柱狀晶區(qū)域、等軸晶區(qū)域負(fù)偏析，其余區(qū)域正偏析，正偏析最大點(diǎn)位于中心（1.12），負(fù)偏析最大點(diǎn)位于柱狀晶區(qū)域（0.88）。

圖5 （C值及C偏析度）（對(duì)角→中心）碳偏析分布圖

此爐號(hào)38CrMoAlA對(duì)角→中心總體C偏析規(guī)律為柱狀晶、等軸晶區(qū)域負(fù)偏析，其余區(qū)域正偏析，正偏析最大點(diǎn)位于中心（1.12），負(fù)偏析最大點(diǎn)位于等軸晶區(qū)域（0.92）。

針對(duì)38CrMoAl連鑄坯碳偏析的問(wèn)題，從鋼液過(guò)熱度、二冷參數(shù)、拉速及電磁攪拌方式等內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析：一是中間包鋼液過(guò)熱度、拉速、二冷強(qiáng)度對(duì)比；二是攪拌強(qiáng)度和攪拌方式對(duì)比。

5.1 中間包溫度對(duì)偏析的影響：

中間包溫度越高，鋼液過(guò)熱度越大，鋼液的凝固時(shí)間越長(zhǎng)，C元素的偏析傾向越嚴(yán)重。

表2 中間包溫度對(duì)偏析的影響

5.2 二次冷卻強(qiáng)度對(duì)偏析的影響

二次冷卻控制坯殼出結(jié)晶器后繼續(xù)降溫、長(zhǎng)厚，確保不漏鋼、不產(chǎn)生裂紋、不鼓肚、不脫方，保持規(guī)范良好的外部質(zhì)量，控制連續(xù)致密的內(nèi)部質(zhì)量，要求偏析、疏松級(jí)別合格，不得有縮孔、裂紋，過(guò)強(qiáng)的冷卻容易產(chǎn)生裂紋，一般要求緩冷弱冷卻，但并不是二冷水量越小越好；在過(guò)熱度控制較低的條件下，在保證低倍的縮孔、疏松級(jí)別合格的前提下，盡量縮短凝固時(shí)間，對(duì)減輕偏析是有利的。

表3 連鑄生產(chǎn)時(shí)不同二冷比水量的偏析情況

5.3 連鑄生產(chǎn)時(shí)不同溫度拉速匹配

表4 連鑄生產(chǎn)38CrMoAl時(shí)不同溫度拉速匹配的情況

溫度偏高、拉速較快，出現(xiàn)了 21.05%的負(fù)偏析超標(biāo)（偏析指數(shù)≤0.95），因而使整批平均偏析指數(shù)水平為0.99。4月份同樣溫度水平、拉速較 3月份降低了0.05m/min，使負(fù)偏析超標(biāo)比例降低到 6.12%，但正偏析超標(biāo)比例增加，出現(xiàn)了 18.36%的正偏析超標(biāo)（偏析指數(shù)≥1.09），因而使整批平均偏析指數(shù)水平為1.05。

5.4 電磁攪拌對(duì)偏析的作用

現(xiàn)在絕大多數(shù)公司已經(jīng)把電磁攪拌作為連鑄機(jī)的基本配置，電磁攪拌對(duì)偏析的重要影響是不言而喻的。

表5 大方坯碳偏析標(biāo)差與電磁攪拌數(shù)據(jù)表

圖3 大方坯碳偏析與首、末電磁攪拌關(guān)系圖

圖4 大方坯碳偏析與首、末電磁攪拌關(guān)系圖

上圖可以看出、在末端電磁攪拌不變的情況下，當(dāng)首端電磁攪拌為500A時(shí)，修正碳偏析標(biāo)準(zhǔn)偏差波動(dòng)范圍在（0.023%～0.032%），對(duì)碳偏析影響不太明顯，說(shuō)明當(dāng)末端電磁攪拌一致時(shí)首端電磁攪拌越強(qiáng)對(duì)碳偏析的改善越有利（具體電磁攪拌電流合適值需實(shí)踐檢驗(yàn)）。

6 結(jié)束語(yǔ)

從38CrMoAlA（410mm×530mm）鋼坯鉆取試樣結(jié)果分析得出，鑄坯整體 C偏析規(guī)律為柱狀晶、等軸晶區(qū)域負(fù)偏析，樹(shù)枝晶區(qū)域正偏析，中心正偏析，鑄坯正偏析度最大點(diǎn)位于中心，負(fù)偏析最大點(diǎn)于柱狀晶、等軸晶區(qū)域均有分布，內(nèi)外弧的負(fù)偏析程度一般為外弧柱狀晶區(qū)域負(fù)偏析程度大于內(nèi)弧；

分析過(guò)程將連鑄工藝參數(shù)（過(guò)熱度、拉速、水冷等）視為不變量考慮，且檢驗(yàn)研究試樣樣本較少，故結(jié)果可能存在不確定性，可繼續(xù)探討。

7 進(jìn)一步改進(jìn)碳偏析的措施

（1）進(jìn)一步加強(qiáng)中間包、鋼包的保溫，從隔熱層、永久層到工作層，都要借鑒其他鋼廠的成功做法，減少包襯散熱降溫；從覆蓋保溫上，加強(qiáng)包蓋的密封和覆蓋劑雙層保溫；為減少澆注前后期溫差，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、較低過(guò)熱度澆注創(chuàng)造條件。

（2）完成末端電磁攪拌器的定位后，在把二次冷卻強(qiáng)度控制好，對(duì)凝固末端進(jìn)行高強(qiáng)度、高密度冷卻，產(chǎn)生較大的收縮量，從而達(dá)到與機(jī)械輕壓下相似的效果，增加等軸晶，使芯部壓實(shí)，改善中心偏析和疏松。

（3）解決中心偏析的重要手段，關(guān)鍵在于凝固末端的準(zhǔn)確定位和生產(chǎn)過(guò)程中凝固末端的穩(wěn)定控制，這是解決偏析和穩(wěn)定鑄坯質(zhì)量的有效手段。末端上移后，通過(guò)逐步調(diào)整工藝參數(shù)和穩(wěn)定生產(chǎn)，為澆注組織更加均勻、致密的連鑄坯創(chuàng)造了條件。

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Analysis and Discussion on Carbon Segregation of 38CrMoAl Continuous Casting

YAO Changfa*,YUAN Chengwen,WANG Guocun
(Xining Special Steel Company,Qinghai Xining,810005,China)

In this paper,the carbon segregation problem of 38CrMoAl continuous casting slab in Xining Special Steel Co.,Ltd.was analyzed.The effects of superheat,tachometer,secondary cooling strength and combined electromagnetic stirring on the carbon segregation of continuous casting slab were discussed.And the carbon segregation problem has been improved.

carbon segregation; secondary cooling; pulling speed; electromagnetic stirring

TF741

B

1672-9129(2017)04-0077-03

姚長(zhǎng)發(fā),袁成文,王國(guó)存.38CrMoAl連鑄坯碳偏析的分析與探討[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2017,6(4):77-79.

Cite：YAO Changfa,YUAN Chengwen,WANG Guocun.Analysis and Discussion on Carbon Segregation of 38CrMoAl Continuous Casting[J].Peak Data Science,2017,6(4):77-79.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.020

2016-12-26；

2017-01-2。

姚長(zhǎng)發(fā)（1981-），男，本科，青海大學(xué)，青海，西寧特殊鋼股份有限公司，研究方向：鋼鐵理化檢驗(yàn)，檢測(cè)設(shè)備，鋼鐵材料研究。E-mail:ycf1225@163.com