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連鑄坯中心偏析形成機(jī)理
  發(fā)布時(shí)間:2015年08月24日 點(diǎn)擊數(shù):

  連鑄過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多元體系合金凝固的過程。鋼液在凝固過程中,由于溶質(zhì)元素(如,C,S和P等溶質(zhì)元素)在固液相中的溶解度不同,鑄坯內(nèi)部會(huì)同時(shí)發(fā)生微觀和宏觀尺度上溶質(zhì)偏析。其中,微觀偏析是由枝晶間富含溶質(zhì)的鋼液的凝固引起,其為短程上的溶質(zhì)含量差異,長度范圍約幾個(gè)微米。宏觀偏析(即中心偏析)是由凝固過程中樹枝晶間富集溶質(zhì)殘余母液的流動(dòng)造成的。其常在鑄坯縱剖面上沿中心軸線以點(diǎn)線狀偏析、V形偏析等形式存在,且其中心溶質(zhì)元素明顯高于其他部位。與鑄坯內(nèi)微觀偏析相比,宏觀偏析會(huì)引起鑄坯內(nèi)部化學(xué)成分不均勻,且難以通過后續(xù)的軋制和退火等熱處理工藝中被完全消除,并有可能導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生,進(jìn)而降低了最終產(chǎn)品的加工和機(jī)械性能。
  針對上述鑄坯內(nèi)部宏觀缺陷,國內(nèi)外冶金工作者做出了大量細(xì)致深入的研究工作,并指出了幾種不同形成機(jī)制及相應(yīng)的改善措施。然而,由于實(shí)際澆鑄過程的復(fù)雜性,每一種理論只能解釋某些鑄坯中心偏析特征,均不能完全說明問題?,F(xiàn)將其主要的形成機(jī)理歸結(jié)如下:
  1、溶質(zhì)元素析出和富集理論,鋼液在凝固過程中,由于溶質(zhì)元素(如C,S,P等)在固液相中進(jìn)行再分配,凝固枝晶的生長將析出的溶質(zhì)元素不斷地排向未凝固的鋼液中,隨著凝固的進(jìn)行,這些易偏析元素被富集在鑄坯中心或凝固末端區(qū)域,進(jìn)而形成中心偏析;
  2、“凝固晶橋”理論,鑄坯內(nèi)部柱狀晶生長過于發(fā)達(dá),當(dāng)鑄坯局部傳熱不穩(wěn)定時(shí),易引起柱狀晶生長不均勻,進(jìn)而導(dǎo)致鑄坯中心在凝固后期形成“搭橋”,阻止了上部鋼液對晶橋下鋼液凝固收縮的補(bǔ)充,形成了中心疏松和縮孔,并引起中心偏析;
  3、空穴抽吸理論,在凝固末期,由于鑄坯鼓肚或末端液相穴的凝固收縮,在鑄坯中心產(chǎn)生具有負(fù)壓抽吸作用的空穴,造成了樹枝晶間富集溶質(zhì)元素的鋼液向鑄坯中心流動(dòng),形成中心偏析。
  對上述形成機(jī)理進(jìn)行綜合分析可知,影響鑄坯內(nèi)宏觀偏析程度大小的因素可包括:鋼液的澆注溫度;固液兩相區(qū)溫差;凝固時(shí)間長;固液密度差異大;鋼種成分及其內(nèi)易偏析的有害溶質(zhì)元素含量,樹枝晶間距;凝固坯殼的變形。由此可知,鑄坯中心偏析的形成涉及到連鑄的設(shè)備、工藝、技術(shù)、鋼種以及操作等因素影響。將改善或消除鑄坯內(nèi)中心偏析和疏松的技術(shù)手段可分為四大類:1、為液相穴提供等軸晶產(chǎn)生的條件;2、減少鋼液中易偏析的有害溶質(zhì)元素;3、補(bǔ)償鑄坯凝固末端的收縮;4、防止鑄坯鼓肚等方式以抑制凝固末端吸收富集偏析溶質(zhì)的鋼液。
 

                         ——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
 

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