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1、12冶金标准化与质量4/1998年中心偏析原因、危害、评定及预防(上)陈训浩(唐山钢铁公司063016)偏析是液态钢凝固时各部位发生凝固不同理,提出了“凝固桥理论”,解释了铸坯中心偏析时性和温度不均匀性而出现程度之差,它是由形成的一个原因。于物理作用引起的。连铸坯中心偏析是指位于1.2连铸坯机械变形铸坯中心部位的碳、磷、硫、锰等元素集聚变化鼓肚常发生在板坯上,板坯鼓肚程度是以而使含其突然升高(成分出格)的偏析出象。它中央与边缘的厚度差别来衡量的。鼓肚是铸坯基本上是一种宏观偏析或称半宏观偏析,与钢出结晶器后得不到有效的支撑出现的一种机械锭中存在的
2、只由冶金上原因造成的中心偏析不变形,而在液态钢静压力作用下坯面形成的外同,连铸坯中心偏析在很大程度上是由连铸机凸。易产生鼓肚的环节是,当结晶器倒锥度过小本身机械上的原因引起的。轻微的偏析是不可或结晶器下口过分磨损,使铸坯过早脱离结晶避免的,而随着中心偏析程度的加重,对钢的生器壁,或因粉渣流动性太强,使结晶器壁与铸坯产和性能产生越来越大的影响。事实上,连铸坯间隙中渣层过厚,冷却强度过低造成鼓肚;二冷的中心偏析比模铸坯更为严重、突出,因此随着夹辊(特别是弧面夹辊)间距过大或刚度不够,连铸坯产量的日益增多,控制其中心偏析的形或辊子定心调整不良,铸坯产
3、生鼓肚;在工艺方成,科学地进行评定,是提高钢质量的重要保面拉速过快,液态钢在结晶器内停留时间减少,证。会导致转移液态钢过热量所需的时间增加,有利于轴向偏析,同时拉速增加,液相穴深度增1中心偏析原因加,更易形成凝固桥又会造成铸坯鼓肚;二泠控1.1连铸坯自然凝固制温度不当等均会导致铸坯鼓肚。1.1.1选分结晶因此,在铸坯的凝固过程中,凝固末期由于钢液是由碳、硅、锰、磷和硫等元素在铁中铸坯收缩使凝固末端富集溶质液体流动,或者溶解的熔体,在结晶结束后得到的仍是化学成鼓肚造成树枝晶间富集溶质液体的流动导致中分不很均匀的固相。一般来说,最初生成的树枝心偏析
4、。晶化较纯,熔点较高,其中含碳和其他杂质要少1.3中心偏析形态一些,最后生成的晶体含碳和其他杂质较高,熔由于引起连铸坯中心偏析机械上的因素很点也低些。多,加上原来的冶金因素,使产生原因更为复1.1.2密度差异杂,这样就形成了多种多样的形态。在结晶过程中,先凝固的由于是较纯的树1.3.1铸坯横截面观察枝晶体密度较大而下沉,后凝固的因含杂质较中心出现点状、线状或不规则暗斑或块状多,在未凝固母液中因密度较小而上浮。偏析区。暗斑有大有小,块状有人称之为黑心或选分结晶和密度差异是造成钢坯化学成分白心(还有小白块中有黑核)。黑心一般为正偏不均匀的重要原因之
5、一。有人根据铸坯在凝固析,白心一般为负偏析,它们分别来源于铸坯的过程中因树枝晶“搭桥”,直接影响未凝固钢液头部和尾部。不同浸蚀黑度也有因钢种不同(主的继续结晶,即“凝固桥”阻止液态钢的补缩而要是含碳量的差别)而造成的。形成的成分不均匀和疏松以及中心缩孔的机1.3.2铸坯纵截面观察中心偏析原因、危害、评定及预防(上)13中心偏析在纵截面上表现得更为充分。不中心偏析区粗大的沉锭物,如MnS、Nb(CN)3同浇注条件,偏析具有不同的特点:1)高温浇注也加速了中心裂纹的扩展。对大方坯来说,在轧形成的线状或点状偏析;2)过热度较低形成的制以前进行加热时,
6、疏松部位会氧化,不管以后局部伴有V形的偏析;3)低温浇注形成的V形多大的压下量都不能使它轧合,而只能使它轧偏析或倒V形偏析;4)过热度高,但对中好形裂。成的不连续中心偏析;5)过热度低对中又不好,中心偏析造成中心裂纹扩展直接与钢截面有鼓肚造成的断续偏析线兼有V形偏析区;6)连通,也会与钢表面连通。裂纹总是沿树枝状晶过热度高,液芯矫直或鼓肚形成的中心裂纹+主轴扩展,纵裂纹开口处部位总是沿偏析的厚中心偏析;7)与浇注温度无关的粗带状中心偏度和长度方向扩展,造成钢材的报废。析,或者伴有明显负偏析的中心偏析;8)在高碳2.2中心偏析对钢性能的影响钢铸坯
7、凝固末期,由于中心区液体凝固潜热的2.2.1降低钢材综合性能突然释放,使中心区液体温降速率大于周围液如果优质钢具有明显的中心偏析,即使钢体,导致中心糊状区枝晶之间形成拉应力引起奥氏体化了也仍然残留下来,引起淬火回火后裂纹,而周围的偏析液体渗入其中形成了V形的硬度和其他力学性能的局部差异。这部分有偏析;9)点线状成串排列,严重时有连续的偏析缺陷的钢材在加工过程中是不能除去的,从而条带,从微观上观察,出现较多的硫化物;10)铸降低钢制品(零部件)的综合性能。坯中心部分出现黑线(正偏析)或白线(负偏一般来说,中心偏析当应力大时在板坯中析),有时在同一
8、铸坯中会同时出现黑线和白会生成中心线裂纹,而在方坯中会生成中心星线,从金相观察,是一种锰偏析的带状组织。状裂纹。在不受应力状态,明显中心偏析也会使偏析
