普碳鋼成分與凝固過程包晶反應(yīng)的關(guān)系研究.pdf

1、連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼的凝固行為，特別是包晶反應(yīng)的存在，對連鑄坯表面質(zhì)量有重要的影響。為了減少鑄坯表面縱裂紋，常用的方法主要是通過提高保護渣的堿度、轉(zhuǎn)折溫度以及結(jié)晶性能來控制結(jié)晶器彎月面處的傳熱。但是從現(xiàn)場澆鑄的結(jié)果來看，不同鋼種表現(xiàn)出的裂紋敏感性程度是不一樣。對于裂紋敏感性不強的鋼種，如果一味的提高保護渣堿度，一方面限制拉速的提高，另一方面，過高的堿度也可能引發(fā)粘結(jié)漏鋼、鼓肚變形、結(jié)晶器液面波動等其他問題。因此，有必要對鋼的裂紋敏感性進行系統(tǒng)

2、的研究，為連鑄工藝特別是連鑄保護渣的選擇和設(shè)計提供依據(jù)。
　　本文以普碳鋼為研究對象，首先借助熱力學(xué)軟件FactSage，分析鋼成分對包晶反應(yīng)的影響。同時借助共焦激光掃描顯微鏡，對凝固過程包晶反應(yīng)進行原位觀察。在此基礎(chǔ)上，本文提出“凝固收縮特性指數(shù)（RV）”用來評價普碳鋼的裂紋敏感性，并且根據(jù)鑄坯表面縱裂紋的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來驗證當(dāng)前的計算。研究結(jié)果如下：
　　①元素Mn、S、Si使包晶點向碳含量減少的方向移動，元素P、Al使包晶點

3、向碳含量增大的方向移動，并且元素 Mn、S對包晶點碳含量影響較大，元素 Si、P、Al對包晶點碳含量影響較小。
　?、谠谄仗嫉弯摮煞址秶鷥?nèi)，得到了鋼成分與包晶開始點（CS）、包晶點（CP）以及包晶結(jié)束點（CL）碳含量間的關(guān)系。
　?、弁ㄟ^高溫共焦激光顯微鏡，對凝固過程包晶反應(yīng)進行原位觀察，發(fā)現(xiàn)在液相消失處可以看到明顯的收縮現(xiàn)象，并且實驗觀察到的相變化過程與計算的結(jié)果相一致。同時根據(jù)包晶轉(zhuǎn)變持續(xù)的時間和已生成固相的晶界形狀，對

4、凝固過程縱裂紋的產(chǎn)生原因進行了分析和討論。
　?、茉诜瞧胶獍^(qū)下計算的不同鋼種的凝固收縮特性指數(shù) RV與現(xiàn)場縱裂紋的統(tǒng)計結(jié)果相一致，可以用來預(yù)測普碳鋼的裂紋敏感性，并且根據(jù) RV值的大小，將鋼的裂紋敏感性劃分為四類：
　　當(dāng)RV在2.1％以上時，鋼的裂紋敏感性最強，應(yīng)當(dāng)使用高堿度、高結(jié)晶性能以及高轉(zhuǎn)折溫度的保護渣，以控制彎月面附近的傳熱；
　　當(dāng)RV在1.9%~2.1%時，鋼的裂紋敏感性強，保護渣主要功能仍然是控制彎

5、月面附近的傳熱；
　　當(dāng)RV在1.7%~1.9%時，鋼的裂紋敏感性較強，保護渣只需在彎月面附近適當(dāng)控制傳熱；
　　當(dāng)RV低于1.7%時，鋼的裂紋敏感性弱，此時保護渣主要功能則在于潤滑鑄坯。
　?、萃ㄟ^引入零強度溫度（ZST）和零塑性溫度（ZDT），從殘余液相的角度更進一步的揭示包晶反應(yīng)與鋼的裂紋敏感性的關(guān)系。通過計算非平衡凝固下的各相組成，在考慮殘余液相的影響下，分析了不同鋼種的裂紋敏感性情況，其結(jié)果與實際情況相吻合。