连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响

工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 连铸控流棋式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 王璞铁占鹂肖红张壮唐海燕苗红生张家泉 Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process WANG Pu,TIE Zhan-peng.XIAO Hong.ZHANG Zhuang.TANG Hai-yan,MIAO Hong-sheng.ZHANG Jia-quan 引用本文： 王璞，铁占鹏，肖红，张壮，唐海燕，苗红生，张家泉.连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响.工程科学学 报，2021,43(8：1081-1089.doi:10.13374j.issn2095-9389.2021.01.27.007 WANG Pu,TIE Zhan-peng.XIAO Hong,ZHANG Zhuang,TANG Hai-yan,MIAO Hong-sheng.ZHANG Jia-quan.Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process[J].Chinese Journal of Engineering,2021,43(8:1081-1089.doi:10.13374j.issn2095-9389.2021.01.27.007 在线阅读View online::htps/ldoi.org/10.13374/.issn2095-9389.2021.01.27.007 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响 Effect of combining F-EMS and MSR on the segregation and shrinkage cavity in continuously cast high-carbon steel blooms 工程科学学报.2017,39(7)：996 https:ldoi.rg/10.13374.issn2095-9389.2017.07.004 连铸工艺参数对SWRH82B高碳钢碳偏析的影响 Effect of continuous-casting parameters on carbon segregation in SWRH82B high-carbon steel 工程科学学报.2020.42(S:102hps:/1doi.org10.13374.issn2095-9389.2020.03.20.s09 圆坯凝固末端电磁搅拌作用下的流动与传热行为 Melt flow and heat transfer at the crater end of round billet continuous casting using final electromagnetic stirring 工程科学学报.2019,41(6：748 https::/1doi.org/10.13374j.issn2095-9389.2019.06.006 超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响 Effect of ultrasonication on the microstructure and macrosegregation of a large 2219 aluminum ingot 工程科学学报.2017,399：外1347 https:1doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.09.007 连俦流动与凝固耦合模拟中糊状区系数的表征及影响 Representation and effect of mushy zone coefficient on coupled flow and solidification simulation during continuous casting 工程科学学报.2019,41(2：199 https::/1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2019.02.006 稀土Ce对含磷高强F钢俦轧全过程MnS夹杂物影响 Effect of rare earth Ce on MnS inclusions in high strength IF steel containing phosphorus during a continuous casting and rolling process 工程科学学报.2020,42S:1 https:1doi.org10.13374.issn2095-9389.2020.04.06.s11

连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 王璞 铁占鹏 肖红 张壮 唐海燕 苗红生 张家泉 Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process WANG Pu, TIE Zhan-peng, XIAO Hong, ZHANG Zhuang, TANG Hai-yan, MIAO Hong-sheng, ZHANG Jia-quan 引用本文: 王璞, 铁占鹏, 肖红, 张壮, 唐海燕, 苗红生, 张家泉. 连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响[J]. 工程科学学 报, 2021, 43(8): 1081-1089. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007 WANG Pu, TIE Zhan-peng, XIAO Hong, ZHANG Zhuang, TANG Hai-yan, MIAO Hong-sheng, ZHANG Jia-quan. Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process[J]. Chinese Journal of Engineering, 2021, 43(8): 1081-1089. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响 Effect of combining F-EMS and MSR on the segregation and shrinkage cavity in continuously cast high-carbon steel blooms 工程科学学报. 2017, 39(7): 996 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.07.004 连铸工艺参数对SWRH82B高碳钢碳偏析的影响 Effect of continuous-casting parameters on carbon segregation in SWRH82B high-carbon steel 工程科学学报. 2020, 42(S): 102 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.20.s09 圆坯凝固末端电磁搅拌作用下的流动与传热行为 Melt flow and heat transfer at the crater end of round billet continuous casting using final electromagnetic stirring 工程科学学报. 2019, 41(6): 748 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.006 超声处理对2219大规格铝锭微观组织与宏观偏析的影响 Effect of ultrasonication on the microstructure and macrosegregation of a large 2219 aluminum ingot 工程科学学报. 2017, 39(9): 1347 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.007 连铸流动与凝固耦合模拟中糊状区系数的表征及影响 Representation and effect of mushy zone coefficient on coupled flow and solidification simulation during continuous casting 工程科学学报. 2019, 41(2): 199 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.006 稀土Ce对含磷高强IF钢铸轧全过程MnS夹杂物影响 Effect of rare earth Ce on MnS inclusions in high strength IF steel containing phosphorus during a continuous casting and rolling process 工程科学学报. 2020, 42(S): 1 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.06.s11

工程科学学报.第43卷，第8期：1081-1089.2021年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.8:1081-1089,August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007;http://cje.ustb.edu.cn 连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 王 璞，铁占鹏2)，肖红)，张壮)，唐海燕)，苗红生2)，张家泉)区 1)北京科技大学治金与生态工程学院.北京1000832)西宁特殊钢股份有限公司.西宁8100053)湖南中科电气股份有限公司磁电研究 院，岳阳414000 区通信作者，E-mail:jqzhang@metall..ustb.edu.cn 摘要以中碳结构钢大方坯及其热轧棒材为研究对象，通过对铸坯和轧材进行低倍侵蚀和成分分析，揭示了连铸控流模式 对大方坯凝固组织与宏观偏析分布特征的影响及其铸轧遗传性.研究表明：常规直通水口浇注模式下，结晶器电磁搅拌 Mold electromagnetic stirring,M-EMS)电流由0增加到800A,铸坯等轴晶率由6.06%仅可增加到1l.71%,难以有效避免大方 坯常见的中心缩孔缺陷与突出的中心线偏析.采用新型五孔水口浇注模式，即使不开启MEMS,铸坯中心等轴晶率仍可达 23.1%,大方坯中心缩孔级别可降至1.0级以下，满足后续热轧大棒材探伤要求.同时发现，五孔水口浇注模式下，大方坯铸态 组织中往往会出现较为明显的柱状晶到等轴晶转变(Columnar to equiaxed transition,CET)区，铸坯断面碳偏析指数呈M型分 布，表现为断面1/4位置CET区域碳偏析指数最高.大棒材轧制基本改变不了铸坯断面宏观偏析的分布形态，且可能导致中 心线偏析指数增加.同时指出，基于连铸控流模式的作用规律和铸-轧遗传性特征，以及特殊钢长材热加工对中心致密度和 偏析分布与程度的要求，实际生产中应从连铸工艺源头合理地控制铸态组织与宏观偏析分布形态 关键词水口注流模式：电磁搅拌：拉速：凝固组织形态：碳偏析分布：铸轧遗传性 分类号TF777.2 Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process WANG Pu.TIE Zhan-peng2).XIAO Hong ZHANG Zhuang,TANG Hai-yan,MIAO Hong-sheng,ZHANG Jia-quan 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Xining Special Steel Co.,Ltd.,Xining 810005,China 3)Magnetoelectric Research Institute,Hunan Zhongke Electric Co.,Ltd.,Yueyang 414000,China Corresponding author,E-mail:jqzhang@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT Owing to the large cross-section and wide solidification-temperature zone,bloom castings of medium-and high-carbon steels are prone to severe central shrinkage and macrosegregation defects.Flow control technologies such as nozzle injection mode and electromagnetic stirring,together with the casting speed,play a key role in the as-cast macrostructure and macrosegregation distribution in bloom castings achieving soundness and compositional homogeneity of the final as-rolled products.Based on the production process of a medium-carbon-steel bloom casting and its heavy section bars,various flow control modes have been adopted in the casting production to study their effects on the semiproduct solidification structure and the carbon distribution across the bloom section and the following rolled bars.The conventional nozzle with a single straight port shows that the equiaxed crystal ratio in the casting process can only increase from 6.06%to 11.71%with the M-EMS intensity changes from 0 to 800 A,in which a shrinkage cavity and 收稿日期：2020-01-27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1860111,51874033):国家重点研发计划资助项目(016YEB0601302):湖南省科技计划资助项目 (2019RS2065)

连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 王    璞1)，铁占鹏1,2)，肖    红1,3)，张    壮1)，唐海燕1)，苗红生2)，张家泉1) 苣 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083    2) 西宁特殊钢股份有限公司，西宁 810005    3) 湖南中科电气股份有限公司磁电研究 院，岳阳 414000 苣通信作者，E-mail：jqzhang@metall.ustb.edu.cn 摘    要    以中碳结构钢大方坯及其热轧棒材为研究对象，通过对铸坯和轧材进行低倍侵蚀和成分分析，揭示了连铸控流模式 对大方坯凝固组织与宏观偏析分布特征的影响及其铸轧遗传性. 研究表明：常规直通水口浇注模式下，结晶器电磁搅拌 (Mold electromagnetic stirring, M-EMS) 电流由 0 增加到 800 A，铸坯等轴晶率由 6.06% 仅可增加到 11.71%，难以有效避免大方 坯常见的中心缩孔缺陷与突出的中心线偏析. 采用新型五孔水口浇注模式，即使不开启 M-EMS，铸坯中心等轴晶率仍可达 23.1%，大方坯中心缩孔级别可降至 1.0 级以下，满足后续热轧大棒材探伤要求. 同时发现，五孔水口浇注模式下，大方坯铸态 组织中往往会出现较为明显的柱状晶到等轴晶转变 (Columnar to equiaxed transition, CET) 区，铸坯断面碳偏析指数呈 M 型分 布，表现为断面 1/4 位置 CET 区域碳偏析指数最高. 大棒材轧制基本改变不了铸坯断面宏观偏析的分布形态，且可能导致中 心线偏析指数增加. 同时指出，基于连铸控流模式的作用规律和铸‒轧遗传性特征，以及特殊钢长材热加工对中心致密度和 偏析分布与程度的要求，实际生产中应从连铸工艺源头合理地控制铸态组织与宏观偏析分布形态. 关键词    水口注流模式；电磁搅拌；拉速；凝固组织形态；碳偏析分布；铸轧遗传性 分类号    TF777.2 Macrostructure and macrosegregation behavior of bloom products under various flow control modes of the casting process WANG Pu1) ，TIE Zhan-peng1,2) ，XIAO Hong1,3) ，ZHANG Zhuang1) ，TANG Hai-yan1) ，MIAO Hong-sheng2) ，ZHANG Jia-quan1) 苣 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Xining Special Steel Co., Ltd., Xining 810005, China 3) Magnetoelectric Research Institute, Hunan Zhongke Electric Co., Ltd., Yueyang 414000, China 苣 Corresponding author, E-mail: jqzhang@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT    Owing to the large cross-section and wide solidification-temperature zone, bloom castings of medium- and high-carbon steels are prone to severe central shrinkage and macrosegregation defects. Flow control technologies such as nozzle injection mode and electromagnetic stirring, together with the casting speed, play a key role in the as-cast macrostructure and macrosegregation distribution in bloom castings achieving soundness and compositional homogeneity of the final as-rolled products. Based on the production process of  a  medium-carbon-steel  bloom  casting  and  its  heavy  section  bars,  various  flow  control  modes  have  been  adopted  in  the  casting production to study their effects on the semiproduct solidification structure and the carbon distribution across the bloom section and the following rolled bars. The conventional nozzle with a single straight port shows that the equiaxed crystal ratio in the casting process can only  increase  from  6.06% to  11.71% with  the  M-EMS  intensity  changes  from  0  to  800  A,  in  which  a  shrinkage  cavity  and 收稿日期: 2020−01−27 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（U1860111, 51874033）；国家重点研发计划资助项目（016YEB0601302）；湖南省科技计划资助项目 （2019RS2065） 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期：1081−1089，2021 年 8 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 8: 1081−1089, August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007; http://cje.ustb.edu.cn

·1082 工程科学学报，第43卷，第8期 macrosegregation exist along the centerline on the strand casting.While the novel five-port nozzle has been adopted,the equiaxed crystal ratio can reach 23.1%even with the M-EMS power off,and the center cavity index drops down to grade 1.0 or below,meeting the requirement of microvoid flaw detection for the bar products.Additionally,the carbon segregation across the bloom cross-section is observed to resemble an M-shaped curve with a maximum carbon segregation index in the columnar to equiaxed transition zone instead of the popular center region.For the heavy section bars rolled from bloom casting,a similar carbon distribution pattern as the cast is observed after hot working but with an even higher centerline segregation index.Therefore,considering the special quality requirements for the subsequent hot processing,the macrostructure and pattern and intensity of macro-segregation should be regulated from the beginning of casting with a reasonable flow control mode as mentioned in the study. KEY WORDS nozzle injection modes;electromagnetic stirring;casting speed;pattern of macrostructure;carbon segregation distribution:cast-rolling heredity 特殊钢长材是机械制造用轴类零件加工的重 下，提高拉速不利于扩大铸坯中心等轴晶率，且会 要基料，多采用连铸方坯热轧棒材工艺生产.铸坯 造成中心致密度变差从而降低后续热轧圆钢的探 的均质性对棒材产品质量及其成品热处理性能有 伤合格率.可见，恒温恒拉速浇铸以保证合理有效 重要影响，诸如中心缩孔和宏观偏析等铸态缺陷 的凝固末端搅拌位置十分重要 往往在后续热加工过程中难以消除，从而直接影 近年来，利用不同结构形式浸入式水口的连 响轧材的探伤合格率和产品的热处理性能.当前， 铸注流模式对大方坯凝固与铸态组织的影响受到 连铸生产中主要基于在炉机匹配条件下的合适钢 日益重视.孙海波等6设计提出适用于方、圆 水过热度与拉速，并组合运用结晶器电磁搅拌 坯连铸使用的四分切向旋流水口，该浇注模式可 (Mold electromagnetic stirring,.M-EMS)、末端电磁搅 在结晶器内产生水平旋流而达到类似M-EMS促 拌(Final electromagnetic stirring,.F-EMS)和/或凝固 进钢水过热耗散的冶金作用.程晓文等)开展了 末端轻压下手段来寻求一个较佳的浇铸工艺窗口 大方坯生产实践中直通水口和旋流水口的应用效 以获得满足轧材质量要求的大方坯铸态组织-) 果对比，发现旋流水口可明显提升铸坯中心等轴 长期以来，人们对连铸过程不同部位电磁搅 晶率，改善中心线偏析和缩孔.王璞等！发现通 拌对铸态组织的作用规律已有一定的认识.比如， 过改变四分径向水口的出流方向也可在结晶器区 Ayata等通过实验发现过热度越高的铸坯其等 域获得水平旋流，并有利于初凝坯壳的均匀生长 轴晶率越低，但在相同过热度下，使用M-EMS可 及弯月面附近的液面稳定性.同时，许伟阳等 明显提高铸坯的等轴晶率.Wu等)研究对比M- 实验研究了铸态偏析的遗传性，发现一般的压缩 EMS搅拌强度对中碳45钢凝固组织的影响发现， 比下轧材中的碳偏析分布与铸坯碳偏析分布大致 M-EMS不仅有利于铸坯等轴晶率的提高，铸态组 相同.另一方面，Ji和李博等0-2在研究调控石油 织中一次和二次枝晶间距也随其搅拌强度的增大 套管钢铸态组织中发现，铸坯中心等轴晶区域分 而明显减小，并通过原位分析证实铸坯中心凝固 布着尺寸不同、形状不规则的点状半宏观偏析，且 组织致密度提高也可明显改善中心线偏析.但过 铸坯中心等轴晶区和半宏观偏析的数量、尺寸往 强的M-EMS也会对浇铸与质量控制产生不利影 往都随M-EMS强度增加而增大.在后续热轧管材 响.如液面波动、铸坯皮下5~15mm内负偏析带 中，点状偏析经压延塑性变形发展为管坯内壁附 以及内部分散型正偏析程度增加等6-)关于F-EMS, 近的带状缺陷，二者在形貌、尺寸、分布及元素偏 Ayata等提出其效果较好的安装位置应在铸坯中 析比等方面都具有遗传一致性. 心固相分率0.1~0.2范围.大量工业实验也表明， 可见，连铸铸态组织控制应该要满足后续轧 安装在铸坯中心固相分率大于0.4的位置因难以 材的热加工性能，乃至产品的服役性能要求，深入 破坏枝晶搭桥而不利于改善铸坯内部致密度：这 认识浇铸技术对铸态形貌与组织的作用规律具有 也与F-EMS在铸坯中心的搅拌力矩相对较小有 十分重要的意义.然而，如何基于水口注流模式 关.Li等I通过多元多场全铸流模型揭示了F-EMS 与M-EMS和F-EMS以及拉速的组合匹配、通过 安装位置在中心固相率0.1左右可较好减轻中心 控制流动来控制凝固并考察其对铸坯与轧材致密 偏析.此外，陈亮等对360mm×450mm大方坯 性与成分均匀性的综合影响，相关研究至今鲜有 连铸45钢的生产试验表明，一定的F-EMS位置 报道.本文以常见中碳45结构钢大方坯连铸与热

macrosegregation exist along the centerline on the strand casting. While the novel five-port nozzle has been adopted, the equiaxed crystal ratio can reach 23.1% even with the M-EMS power off, and the center cavity index drops down to grade 1.0 or below, meeting the requirement  of  microvoid  flaw  detection  for  the  bar  products.  Additionally,  the  carbon  segregation  across  the  bloom  cross-section  is observed to resemble an M-shaped curve with a maximum carbon segregation index in the columnar to equiaxed transition zone instead of the popular center region. For the heavy section bars rolled from bloom casting, a similar carbon distribution pattern as the cast is observed after hot working but with an even higher centerline segregation index. Therefore, considering the special quality requirements for  the  subsequent  hot  processing,  the  macrostructure  and  pattern  and  intensity  of  macro-segregation  should  be  regulated  from  the beginning of casting with a reasonable flow control mode as mentioned in the study. KEY  WORDS    nozzle  injection  modes； electromagnetic  stirring； casting  speed； pattern  of  macrostructure； carbon  segregation distribution；cast-rolling heredity 特殊钢长材是机械制造用轴类零件加工的重 要基料，多采用连铸方坯热轧棒材工艺生产. 铸坯 的均质性对棒材产品质量及其成品热处理性能有 重要影响，诸如中心缩孔和宏观偏析等铸态缺陷 往往在后续热加工过程中难以消除，从而直接影 响轧材的探伤合格率和产品的热处理性能. 当前， 连铸生产中主要基于在炉机匹配条件下的合适钢 水过热度与拉速 ，并组合运用结晶器电磁搅拌 (Mold electromagnetic stirring, M-EMS)、末端电磁搅 拌 (Final electromagnetic stirring, F-EMS) 和/或凝固 末端轻压下手段来寻求一个较佳的浇铸工艺窗口 以获得满足轧材质量要求的大方坯铸态组织[1−3] . 长期以来，人们对连铸过程不同部位电磁搅 拌对铸态组织的作用规律已有一定的认识. 比如， Ayata 等[4] 通过实验发现过热度越高的铸坯其等 轴晶率越低，但在相同过热度下，使用 M-EMS 可 明显提高铸坯的等轴晶率. Wu 等[5] 研究对比 M￾EMS 搅拌强度对中碳 45 钢凝固组织的影响发现， M-EMS 不仅有利于铸坯等轴晶率的提高，铸态组 织中一次和二次枝晶间距也随其搅拌强度的增大 而明显减小，并通过原位分析证实铸坯中心凝固 组织致密度提高也可明显改善中心线偏析. 但过 强的 M-EMS 也会对浇铸与质量控制产生不利影 响，如液面波动、铸坯皮下 5～15 mm 内负偏析带 以及内部分散型正偏析程度增加等[6−8] . 关于 F-EMS, Ayata 等[4] 提出其效果较好的安装位置应在铸坯中 心固相分率 0.1～0.2 范围. 大量工业实验也表明[9−12] ， 安装在铸坯中心固相分率大于 0.4 的位置因难以 破坏枝晶搭桥而不利于改善铸坯内部致密度；这 也与 F-EMS 在铸坯中心的搅拌力矩相对较小有 关. Li 等[13] 通过多元多场全铸流模型揭示了 F-EMS 安装位置在中心固相率 0.1 左右可较好减轻中心 偏析. 此外，陈亮等[14] 对 360 mm×450 mm 大方坯 连铸 45 钢的生产试验表明，一定的 F-EMS 位置 下，提高拉速不利于扩大铸坯中心等轴晶率，且会 造成中心致密度变差从而降低后续热轧圆钢的探 伤合格率. 可见，恒温恒拉速浇铸以保证合理有效 的凝固末端搅拌位置十分重要. 近年来，利用不同结构形式浸入式水口的连 铸注流模式对大方坯凝固与铸态组织的影响受到 日益重视. 孙海波等[15−16] 设计提出适用于方、圆 坯连铸使用的四分切向旋流水口，该浇注模式可 在结晶器内产生水平旋流而达到类似 M-EMS 促 进钢水过热耗散的冶金作用. 程晓文等[17] 开展了 大方坯生产实践中直通水口和旋流水口的应用效 果对比，发现旋流水口可明显提升铸坯中心等轴 晶率，改善中心线偏析和缩孔. 王璞等[18] 发现通 过改变四分径向水口的出流方向也可在结晶器区 域获得水平旋流，并有利于初凝坯壳的均匀生长 及弯月面附近的液面稳定性. 同时，许伟阳等[19] 实验研究了铸态偏析的遗传性，发现一般的压缩 比下轧材中的碳偏析分布与铸坯碳偏析分布大致 相同. 另一方面，Ji 和李博等[20−21] 在研究调控石油 套管钢铸态组织中发现，铸坯中心等轴晶区域分 布着尺寸不同、形状不规则的点状半宏观偏析，且 铸坯中心等轴晶区和半宏观偏析的数量、尺寸往 往都随 M-EMS 强度增加而增大. 在后续热轧管材 中，点状偏析经压延塑性变形发展为管坯内壁附 近的带状缺陷，二者在形貌、尺寸、分布及元素偏 析比等方面都具有遗传一致性. 可见，连铸铸态组织控制应该要满足后续轧 材的热加工性能，乃至产品的服役性能要求，深入 认识浇铸技术对铸态形貌与组织的作用规律具有 十分重要的意义. 然而，如何基于水口注流模式 与 M-EMS 和 F-EMS 以及拉速的组合匹配、通过 控制流动来控制凝固并考察其对铸坯与轧材致密 性与成分均匀性的综合影响，相关研究至今鲜有 报道. 本文以常见中碳 45 结构钢大方坯连铸与热 · 1082 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期

王璞等：连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 ·1083 轧棒材实际生产条件为对象，通过工业实验揭示 机基本参数及所浇铸的中碳45钢主要化学成分 组合控流技术对大方坯铸态结构与宏观偏析的影 分别如表1和表2所示，热轧圆棒直径为250mm. 响，同时分析相关铸态缺陷在轧制过程中的演变 铸机与水口形貌如图1所示，其中传统直通式水 规律，以期为连铸流程特殊钢长材生产综合质量 口和新型五孔水口并匹配不同电流与频率的M- 的提升提供实验与理论依据. EMS和F-EMS及拉速等都有控制钢液流动进而 1试验内容与方法 影响大方坯连铸凝固过程的作用.在现行二冷强 度下基于控制变量法设计工业试验，方案如表3 某特钢厂生产45钢的主要工艺流程为：110t电 所示.然后采用低倍侵蚀、钻屑分析等手段对不 弧炉→LF钢包精炼→VD真空脱气→3流410mm× 同控流模式下45钢铸坯和轧材中的疏松、缩孔及 530mm断面大方坯弧形连铸机→热轧大棒材.铸 偏析进行对比研究 表1大方坯连铸机及生产工艺基木参数 Table 1 Bloom continuous casting machine and its basic production parameters Number of Spacing of each Cross-section/ Radius of continuous Mold length/ Maximum metallurgical Electromagnetic stirring castings strand/mm (mm×mm） caster/m mm length/m technology 3 strands 2200 410×530 16.5 780 34 M-EMS+F-EMS 表245钢主要化学成分（质量分数） 位置如图2所示.将各浇铸工况下取得试样的横、 Table 2 Chemical composition of 45 steel 纵截面用车、铣、磨加工制备，使检验面不存在影 Si Mn Cr Ni P 响观察效果的加工痕迹.选用容积比例1：1的工 0.42-0.500.17-0.370.5-0.8≤0.25≤0.25≤0.035≤0.035 业盐酸水溶液作为侵蚀剂，将表面加工后的试样 浸泡在侵蚀剂中，并处于水浴温度70℃的环境下 1.1低倍样制备 侵蚀20min.侵蚀结束后立即用清水冲刷表面后 45钢连铸大方坯及热轧棒材横、纵截面取样 用高压气流吹干，拍照记录并对中心缺陷进行观 Tundish M-EMS Zone I Water sptay Zone 2 Air mist spra A=A 022 Ze4 Air misgay Signle-port pozzle Five-port nozzle 10700 000 Unit mm 田☒ ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕ F-EMS ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕ 图1大方坯铸机和两种水口示意图 Fig.I Schematic diagram of the bloom casting machine and the two kinds of nozzles

轧棒材实际生产条件为对象，通过工业实验揭示 组合控流技术对大方坯铸态结构与宏观偏析的影 响，同时分析相关铸态缺陷在轧制过程中的演变 规律，以期为连铸流程特殊钢长材生产综合质量 的提升提供实验与理论依据. 1    试验内容与方法 某特钢厂生产 45 钢的主要工艺流程为：110 t 电 弧炉→LF 钢包精炼→VD 真空脱气→3 流 410 mm× 530 mm 断面大方坯弧形连铸机→热轧大棒材. 铸 机基本参数及所浇铸的中碳 45 钢主要化学成分 分别如表 1 和表 2 所示，热轧圆棒直径为 250 mm. 铸机与水口形貌如图 1 所示，其中传统直通式水 口和新型五孔水口并匹配不同电流与频率的 M￾EMS 和 F-EMS 及拉速等都有控制钢液流动进而 影响大方坯连铸凝固过程的作用. 在现行二冷强 度下基于控制变量法设计工业试验，方案如表 3 所示. 然后采用低倍侵蚀、钻屑分析等手段对不 同控流模式下 45 钢铸坯和轧材中的疏松、缩孔及 偏析进行对比研究. 表 1 大方坯连铸机及生产工艺基本参数 Table 1   Bloom continuous casting machine and its basic production parameters Number of castings Spacing of each strand/ mm Cross-section/ （mm×mm） Radius of continuous caster/m Mold length/ mm Maximum metallurgical length/m Electromagnetic stirring technology 3 strands 2200 410×530 16.5 780 34 M-EMS+F-EMS 表 2  45 钢主要化学成分（质量分数） Table 2   Chemical composition of 45 steel % C Si Mn Cr Ni S P 0.42–0.50 0.17–0.37 0.5–0.8 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.035 ≤0.035 1.1    低倍样制备 45 钢连铸大方坯及热轧棒材横、纵截面取样 位置如图 2 所示. 将各浇铸工况下取得试样的横、 纵截面用车、铣、磨加工制备，使检验面不存在影 响观察效果的加工痕迹. 选用容积比例 1∶1 的工 业盐酸水溶液作为侵蚀剂，将表面加工后的试样 浸泡在侵蚀剂中，并处于水浴温度 70 ℃ 的环境下 侵蚀 20 min. 侵蚀结束后立即用清水冲刷表面后 用高压气流吹干，拍照记录并对中心缺陷进行观 Tundish M-EMS F-EMS Signle-port nozzle Five-port nozzle 1900 780 350 1800 2200 3500 7490 2000 10700 Unit: mm Zone 1 Water spray Zone 2 Air mist spray Zone 3 Air mist spray Zone 4 Air mist spray ϕ90±3 ϕ95 ϕ40 23 36 ϕ141 ϕ115 ϕ45 ϕ106 ϕ12 25 35 150 3 mm 15 1120 300 245 95 70 55 90 &=3 mm ϕ141±1 175±2 1080±2 200±10 ϕ106±1 ϕ115 ϕ45ϕ40 30° 70 A A==A 图 1    大方坯铸机和两种水口示意图 Fig.1    Schematic diagram of the bloom casting machine and the two kinds of nozzles 王    璞等： 连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 · 1083 ·

1084 工程科学学报，第43卷，第8期 表3试样编号及浇铸试验工况 点外，每个方向均等间距选取8个取样位置，分别 Table 3 Sample numbers and casting conditions 记为1/8r、2/8r、3/8r、4/8r、5/8r、6/8r、7/8r及r.其 (Current intensity/A)\ 中r表示工件表面距钻样中心点距离，数字0表示 Sample Injection Superheat Casting speed/ (Frequency/Hz) number mode degree/℃ (m-min) 钻样中心点.根据检测结果由式(1)计算该点处的 M-EMS F-EMS 碳偏析指数，并将3个对称轴方向(1+4、2+5、3+6) 115-S3B Normal 0.38 00 7007.5 nozzle 的偏析指数分别绘制在一张图上进行成分分布特 115-S3 .Normal 20 0.38 8001.5 7007.5 nozzle 性分析 536-S1B Five-port 33 0.38 00 70017.5 Ci nozzle Ri= (1) 536-S2B Five-port 33 0.38 3001.5 7007.5 Ciln nozzle El 578-S2A Five-port 28 0.38 50011.5 66017.5 nozzle 式中，R:为当地碳偏析指数；C为钻屑点处化学分 579-S1A Five-port 28 0.38 5001.5 8005 nozzle 析测定的碳质量分数；n为钻屑点的个数 579-S3B Five-port 28 0.40 5001.5 800八5 nozzle 2实验结果与讨论 579-S2B Five-port 28 0.42 5001.5 800八5 nozzle 2.1结晶器不同控流模式对凝固组织的影响 察评级 图3为结晶器不同控流模式下45钢大方坯横 1.2偏析检测 截面宏观组织结构对比.其中可见，大方坯中心等 通过碳硫分析仪测定取样点处的碳含量，取 轴晶区明显地向下面的外弧侧偏离.由于二冷水 样方式如图2所示.钻屑时，先在取样点处预钻 喷淋在铸流内弧上的冗余量容易沉积，而外弧冷 2mm左右，清除钻出的屑样以消除表面氧化层对 却水打击在铸坯表面后直接掉落，内弧冷却强度 检验效果的影响.考虑到弧形连铸大方坯凝固组 比外弧大；此外，铸坯液相穴中的晶核或游离枝 织可能存在的不对称性，在每块铸坯及轧材横截 晶在重力作用下向外弧侧沉积，也将抑制外弧侧 面3个几何对称轴上选取6个方向.除工件中心 柱状晶的生长.这两种效应导致了所揭示的铸态 (a) (b) 6J 6s● 6时 ●，号888888 ●5 ◆5 图2大方坯铸坯(a)与热轧棒材(b)截面取样及钻屑示意图 Fig.2 Schematic diagram for section sampling and drilling of the as-cast bloom (a)and hot-rolled bar(b)

察评级. 1.2    偏析检测 通过碳硫分析仪测定取样点处的碳含量，取 样方式如图 2 所示. 钻屑时，先在取样点处预钻 2 mm 左右，清除钻出的屑样以消除表面氧化层对 检验效果的影响. 考虑到弧形连铸大方坯凝固组 织可能存在的不对称性，在每块铸坯及轧材横截 面 3 个几何对称轴上选取 6 个方向. 除工件中心 点外，每个方向均等间距选取 8 个取样位置，分别 记为 1/8r、2/8r、3/8r、4/8r、5/8r、6/8r、7/8r 及 r. 其 中 r 表示工件表面距钻样中心点距离，数字 0 表示 钻样中心点. 根据检测结果由式（1）计算该点处的 碳偏析指数，并将 3 个对称轴方向（1+4、2+5、3+6） 的偏析指数分别绘制在一张图上进行成分分布特 性分析. Ri = Ci ∑n i=1 Ci/n （1） 式中， Ri 为当地碳偏析指数； Ci 为钻屑点处化学分 析测定的碳质量分数；n 为钻屑点的个数. 2    实验结果与讨论 2.1    结晶器不同控流模式对凝固组织的影响 图 3 为结晶器不同控流模式下 45 钢大方坯横 截面宏观组织结构对比. 其中可见，大方坯中心等 轴晶区明显地向下面的外弧侧偏离. 由于二冷水 喷淋在铸流内弧上的冗余量容易沉积，而外弧冷 却水打击在铸坯表面后直接掉落，内弧冷却强度 比外弧大；此外，铸坯液相穴中的晶核或游离枝 晶在重力作用下向外弧侧沉积，也将抑制外弧侧 柱状晶的生长. 这两种效应导致了所揭示的铸态 表 3    试样编号及浇铸试验工况 Table 3    Sample numbers and casting conditions Sample number Injection mode Superheat degree/℃ Casting speed/ (m·min−1) (Current intensity/A) \ (Frequency/Hz) M-EMS F-EMS 115-S3B Normal nozzle 20 0.38 0\0 700\7.5 115-S3Z Normal nozzle 20 0.38 800\1.5 700\7.5 536-S1B Five-port nozzle 33 0.38 0\0 700\7.5 536-S2B Five-port nozzle 33 0.38 300\1.5 700\7.5 578-S2A Five-port nozzle 28 0.38 500\1.5 660\7.5 579-S1A Five-port nozzle 28 0.38 500\1.5 800\5 579-S3B Five-port nozzle 28 0.40 500\1.5 800\5 579-S2B Five-port nozzle 28 0.42 500\1.5 800\5 30 mm 410 mm 30 mm 410 mm 530 mm 530 mm A B Casting direction 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 3-8 3-7 3-6 3-5 3-4 3-3 3-2 3-1 4-14-24-34-44-54-64-74-8 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 2-8 2-7 2-6 2-5 2-4 2-3 2-2 2-1 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 0 (a) 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 3-8 3-7 3-6 3-5 3-4 3-3 3-2 3-1 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 2-8 2-7 2-6 2-5 2-4 2-3 2-2 2-1 4-1 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 4-24-34-44-54-64-74-8 0 (b) 图 2    大方坯铸坯（a）与热轧棒材（b）截面取样及钻屑示意图 Fig.2    Schematic diagram for section sampling and drilling of the as-cast bloom (a) and hot-rolled bar (b) · 1084 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期

王璞等：连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 ·1085· 组织不对称性，由此可以推测，大方坯连铸M 状晶生长到达甚至穿过铸坯几何中心)，依据YB/ EMS强搅拌促进等轴品形核率或铸机对弧不良、 T4003一2016标准低倍组织缺陷评级图，中心缩 铸坯行走不稳促进枝晶游离均有可能增强这种不 孔缺陷级别均为1.5级，如图3(a)和3(b)所示；外 对称组织形态.固化末端搅拌工艺，传统直通水口 弧侧的柱状晶长度随M-EMS的开启而有所变短 浇注模式下，M-EMS关闭(115-S3B)和开启工况 而五孔水口的浇注模式下，铸坯中心等轴晶区面 (115-S3Z)时的铸坯内弧侧都形成了穿晶结构（柱 积明显增大，中心缩孔也得到明显减轻（图3(c) (a b 5cm 5cm 图3结品器不同控流模式下大方坯横截面低倍情况.(a)115-S3B:(b)115-S3Z:(c)536-S1B Fig.3 Macrostructure of the bloom cross-section under different flow control modes in the mold:(a)115-S3B:(b)115-S3Z:(c)536-S1B 利用Photoshop软件分别对结晶器不同控流 又可促使凝固前沿成分过冷，最终导致大方坯中 模式下铸坯的等轴晶比例进行统计，结果如图4 心等轴晶率明显高于常规直通式水口工况 所示.可见，直通水口浇注模式下，M-EMS电流由 2.2末端搅拌与拉速对凝固组织的影响 0增大到800A时，铸坯中心等轴晶率由6.06%仅 生产实践表明，铸坯等轴晶率的提高往往会加 增大至11.71%：而即使不开启M-EMS,甚至在生 重铸坯疏松、点状偏析缺陷.为了综合提升大方坯 产试验工况中整体过热度还略高的情形下，五孔 内部质量，在使用五孔水口的前提下，仍需要配合铸 水口浇注模式下铸坯中心等轴晶率仍可达23.1%. 流凝固末端流动与凝固控制技术，如采用F-EMS或 五孔水口强化了流动钢液对坯壳凝固前沿的冲 调整拉速控制搅拌位置等方法，以钝化中心等轴 刷、并促进枝晶臂的“熔断”2-2到，游离的枝晶臂便 枝晶、实现固液混合的质量补缩(Mass feeding).图5 成为铸坯中心等轴晶形核与发展的基底(Substrate). 为常规生产拉速0.38mmin1工况下不同F-EMS参 一定强度旋流还可以强化钢液与初凝坯壳的换 数大方坯横、纵截面低倍对比.由图5(a)和(c)可 热、促进过热耗散，从而也有利于等轴晶的形核 知，增加F-EMS搅拌强度(579-S1A>578-S2A),铸坯 此外，流动产生的溶质冲刷效应会导致坯壳凝固 横截面中心疏松明显减轻，由2.0级降低为1.5级； 前沿溶质元素含量降低，致使当地液相线温度升 纵截面断续的中心缩孔数量明显减少，中心质量得 高、钢水实际过热度降低综合可见，五孔水口 以提升.此时，铸坯试样578-S2A和579-S1A的中 浇注模式下铸坯凝固不仅对钢水过热度敏感性下 心等轴晶率分别为30.9%和31.0%.可见，该工况 降，其流动模式既能增加铸坯液相穴中的形核率， 下F-EMS强度增大后的铸坯等轴品率变化不大，但 疏松级别明显降低，说明更大的末端搅拌强度促进 25 23 了中心等轴枝晶的有效钝化、从而提高了铸坯中心 20 致密度，也将有助于均质性的提高 图6为拉速0.38mmin工况下不同F-EMS参 15 11.71 数热轧圆棒横、纵截面低倍对比.两种末搅强度 10 工艺下轧材横、纵截面中心致密度良好、均表现 6.06 为探伤合格.同时，轧材纵截面心部均表现有断续 的深色条带状细密疏松组织，这显然是由铸坯等 轴晶区分散疏松经轧制变形所致.鉴于凝固末期 115-S3B 115-S3Z 536-S1B Sample number 等轴晶间的疏松点常伴随点状偏析2，其尺度大 图4结品器不同控流模式下铸坯等轴品率 小与等轴品尺寸与形貌有关、并将对所形成的轧 Fig.4 Equiaxed crystal ratios under different flow control modes in the 材带状偏析缺陷宽度与断面成分均匀性有重要影 mold 响，从而也会影响轧材产品热处理性能的一致性

组织不对称性. 由此可以推测，大方坯连铸 M￾EMS 强搅拌促进等轴晶形核率或铸机对弧不良、 铸坯行走不稳促进枝晶游离均有可能增强这种不 对称组织形态. 固化末端搅拌工艺，传统直通水口 浇注模式下，M-EMS 关闭 (115-S3B) 和开启工况 (115-S3Z) 时的铸坯内弧侧都形成了穿晶结构（柱 状晶生长到达甚至穿过铸坯几何中心），依据 YB/ T4003—2016 标准低倍组织缺陷评级图，中心缩 孔缺陷级别均为 1.5 级，如图 3（a）和 3（b）所示；外 弧侧的柱状晶长度随 M-EMS 的开启而有所变短. 而五孔水口的浇注模式下，铸坯中心等轴晶区面 积明显增大，中心缩孔也得到明显减轻（图 3（c））. (a) (b) (c) 5 cm 5 cm 5 cm 图 3    结晶器不同控流模式下大方坯横截面低倍情况. （a）115-S3B；（b）115-S3Z；（c）536-S1B Fig.3    Macrostructure of the bloom cross-section under different flow control modes in the mold: (a) 115-S3B；(b) 115-S3Z；(c) 536-S1B 利用 Photoshop 软件分别对结晶器不同控流 模式下铸坯的等轴晶比例进行统计，结果如图 4 所示. 可见，直通水口浇注模式下，M-EMS 电流由 0 增大到 800 A 时，铸坯中心等轴晶率由 6.06% 仅 增大至 11.71%；而即使不开启 M-EMS，甚至在生 产试验工况中整体过热度还略高的情形下，五孔 水口浇注模式下铸坯中心等轴晶率仍可达 23.1%. 五孔水口强化了流动钢液对坯壳凝固前沿的冲 刷、并促进枝晶臂的“熔断” [22−23] ，游离的枝晶臂便 成为铸坯中心等轴晶形核与发展的基底 (Substrate). 一定强度旋流还可以强化钢液与初凝坯壳的换 热、促进过热耗散，从而也有利于等轴晶的形核. 此外，流动产生的溶质冲刷效应会导致坯壳凝固 前沿溶质元素含量降低，致使当地液相线温度升 高、钢水实际过热度降低[24] . 综合可见，五孔水口 浇注模式下铸坯凝固不仅对钢水过热度敏感性下 降，其流动模式既能增加铸坯液相穴中的形核率， 又可促使凝固前沿成分过冷，最终导致大方坯中 心等轴晶率明显高于常规直通式水口工况. 2.2    末端搅拌与拉速对凝固组织的影响 生产实践表明，铸坯等轴晶率的提高往往会加 重铸坯疏松、点状偏析缺陷. 为了综合提升大方坯 内部质量，在使用五孔水口的前提下，仍需要配合铸 流凝固末端流动与凝固控制技术，如采用 F-EMS 或 调整拉速控制搅拌位置等方法，以钝化中心等轴 枝晶、实现固液混合的质量补缩 (Mass feeding). 图 5 为常规生产拉速 0.38 m·min−1 工况下不同 F-EMS 参 数大方坯横、纵截面低倍对比. 由图 5（a）和（c）可 知，增加 F-EMS 搅拌强度 (579-S1A>578-S2A)，铸坯 横截面中心疏松明显减轻，由 2.0 级降低为 1.5 级； 纵截面断续的中心缩孔数量明显减少，中心质量得 以提升. 此时，铸坯试样 578-S2A 和 579-S1A 的中 心等轴晶率分别为 30.9% 和 31.0%. 可见，该工况 下 F-EMS 强度增大后的铸坯等轴晶率变化不大，但 疏松级别明显降低，说明更大的末端搅拌强度促进 了中心等轴枝晶的有效钝化、从而提高了铸坯中心 致密度，也将有助于均质性的提高. 图 6 为拉速 0.38 m·min−1 工况下不同 F-EMS 参 数热轧圆棒横、纵截面低倍对比. 两种末搅强度 工艺下轧材横、纵截面中心致密度良好、均表现 为探伤合格. 同时，轧材纵截面心部均表现有断续 的深色条带状细密疏松组织，这显然是由铸坯等 轴晶区分散疏松经轧制变形所致. 鉴于凝固末期 等轴晶间的疏松点常伴随点状偏析[20] ，其尺度大 小与等轴晶尺寸与形貌有关、并将对所形成的轧 材带状偏析缺陷宽度与断面成分均匀性有重要影 响，从而也会影响轧材产品热处理性能的一致性. 6.06 11.71 23.1 115-S3B 115-S3Z 536-S1B 0 5 10 15 20 25 Equiaxed crystal ratio/ % Sample number 图 4    结晶器不同控流模式下铸坯等轴晶率 Fig.4    Equiaxed crystal ratios under different flow control modes in the mold 王    璞等： 连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 · 1085 ·

1086 工程科学学报，第43卷，第8期 (a) (b) (c) (d) n-scvatl 5cm 5cm 5 cm 图5不同F-EMS参数下大方坯低倍情况.(a)578-S2A铸坯横截面：(b)578-S2A铸坯纵截面：(c)579-S1A铸坯横截面：(d)579.S1A铸坯纵截面 Fig.5 Macrostructure of bloom castings under different parameters of the F-EMS:(a)cross-section of 578-S2A:(b)longitudinal section of 578-S2A: (c)cross-section of 579-S1A:(d)longitudinal section of 579-S1A (b) (c) (d) 3 cm 2 cm 3cm 2.cm 图6不同F-EMS参数下热轧圆棒低倍情况.(a)578-S2A轧材横截面：(b)578-S2A轧材纵截面：(c)579-S1A轧材横截面：(d)579-S1A轧材纵截面 Fig.6 Macrostructure of hot-rolled bars under different parameters of the F-EMS:(a)cross-section of 578-S2A:(b)longitudinal section of 578-S2A; (c)cross-section of 579-S1A;(d)longitudinal section of 579-S1A 图7为F-EMS电流8O0A、频率5Hz强搅拌 况相对更优，这是因为拉速偏低时F-EMS所处 参数下不同拉速大方坯横、纵截面低倍对比情 位置钢液黏性过大导致搅拌效果不佳，而当 况.结合图5(c)、5(d)可知，3种拉速下(0.38、 拉速偏高时F-EMS搅拌后较长距离的未凝糊状 0.40、0.42mmin)强末搅作用下铸坯横截面低 区钢液难以补缩，与L等的发现一致)同时也 倍均无缩孔缺陷（低倍0级）、表观致密度良好， 发现，当前工艺下大方坯纵向剖面低倍中仍存 疏松评级均小于等于1.5级(1.5、1.0、1.5)、满足 在断续状中心线疏松线或等轴晶区的V型偏 后续轧材保探伤要求.其中拉速0.40mmin工 析线 (a) (b) (c) (d) 5 cm 5 cm 5 cm 5cm 图7不同拉速下大方坯低倍形貌.(a)579-S3B铸坯横截面：(b)579-S3B铸坯纵截面：(c)579-S2B铸坯横截面：(d)579-S2B铸坯纵截面 Fig.7 Macrostructure of bloom castings under different casting speeds:(a)cross-section of 579-S3B:(b)longitudinal section of 579-S3B:(c)cross- section of 579-S2B:(d)longitudinal section of 579-S2B 统计不同拉速下铸坯的等轴晶率，结果如图8 2.3铸坯和轧材的宏观偏析特征 所示.可见，采用五孔水口条件下，试验拉速范围 图9为使用前述2种水口类型不同控流模式 内铸坯等轴晶率差异不明显，在较强的末端搅拌 下大方坯纵向剖面低倍情况及其对应的碳偏析指 作用下均可达31%左右.同时也表明，若后续轧材 数分布，其中拉速均为0.38mmin.可见，直通水 宏观偏析或碳极差也能满足产品要求，当前连铸 口浇注模式下铸坯横截面碳偏析呈倒V型分布. 结晶器和末端控流模式下可以选择相对较高的拉 柱状晶会将糊状钢水一直推到铸坯心部，最终形 速以进一步提高连铸生产效率 成偏析度高达1.51的中心线偏析，但两侧的碳偏

图 7 为 F-EMS 电流 800 A、频率 5 Hz 强搅拌 参数下不同拉速大方坯横、纵截面低倍对比情 况 . 结 合 图 5（ c） 、 5（ d） 可知， 3 种拉速下（ 0.38、 0.40、 0.42 m·min−1）强末搅作用下铸坯横截面低 倍均无缩孔缺陷（低倍 0 级）、表观致密度良好， 疏松评级均小于等于 1.5 级（1.5、1.0、1.5）、满足 后续轧材保探伤要求. 其中拉速 0.40 m·min−1 工 况相对更优，这是因为拉速偏低时 F-EMS 所处 位置钢液黏性过大导致搅拌效果不佳 ，而当 拉速偏高时 F-EMS 搅拌后较长距离的未凝糊状 区钢液难以补缩，与 Li 等的发现一致[13] . 同时也 发现，当前工艺下大方坯纵向剖面低倍中仍存 在断续状中心线疏松线或等轴晶区 的 V 型 偏 析线. (a) (b) (c) (d) 5 cm 5 cm 5 cm 5 cm 图 7    不同拉速下大方坯低倍形貌. （a）579-S3B 铸坯横截面；（b）579-S3B 铸坯纵截面；（c）579-S2B 铸坯横截面；（d）579-S2B 铸坯纵截面 Fig.7    Macrostructure of bloom castings under different casting speeds: (a) cross-section of 579-S3B；(b) longitudinal section of 579-S3B；(c) cross￾section of 579-S2B；(d) longitudinal section of 579-S2B 统计不同拉速下铸坯的等轴晶率，结果如图 8 所示. 可见，采用五孔水口条件下，试验拉速范围 内铸坯等轴晶率差异不明显，在较强的末端搅拌 作用下均可达 31% 左右. 同时也表明，若后续轧材 宏观偏析或碳极差也能满足产品要求，当前连铸 结晶器和末端控流模式下可以选择相对较高的拉 速以进一步提高连铸生产效率. 2.3    铸坯和轧材的宏观偏析特征 图 9 为使用前述 2 种水口类型不同控流模式 下大方坯纵向剖面低倍情况及其对应的碳偏析指 数分布，其中拉速均为 0.38 m·min−1 . 可见，直通水 口浇注模式下铸坯横截面碳偏析呈倒 V 型分布， 柱状晶会将糊状钢水一直推到铸坯心部，最终形 成偏析度高达 1.51 的中心线偏析，但两侧的碳偏 (a) (b) (c) (d) 5 cm 5 cm 5 cm 5 cm 图 5    不同 F-EMS 参数下大方坯低倍情况. （a）578-S2A 铸坯横截面；（b）578-S2A 铸坯纵截面；（c）579-S1A 铸坯横截面；（d）579-S1A 铸坯纵截面 Fig.5    Macrostructure of bloom castings under different parameters of the F-EMS: (a) cross-section of 578-S2A；(b) longitudinal section of 578-S2A； (c) cross-section of 579-S1A；(d) longitudinal section of 579-S1A (a) (b) (c) (d) 3 cm 2 cm 3 cm 2 cm 图 6    不同 F-EMS 参数下热轧圆棒低倍情况. （a）578-S2A 轧材横截面；（b）578-S2A 轧材纵截面；（c）579-S1A 轧材横截面；（d）579-S1A 轧材纵截面 Fig.6    Macrostructure of hot-rolled bars under different parameters of the F-EMS: (a) cross-section of 578-S2A；(b) longitudinal section of 578-S2A； (c) cross-section of 579-S1A；(d) longitudinal section of 579-S1A · 1086 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期

王璞等：连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 ·1087 35 3102 31.59 32.01 析明显减轻、甚至有负偏析点，而铸坯断面约 30 1/4厚度的柱状品与等轴品交界CET区域则表现 25 为突出的正偏析状态 20 CET区域的溶质富集机制如图10所示，铸坯 中心区域因成分过冷或游离枝晶产生与生长的等 轴晶会阻碍外侧柱状晶的生长，浓化钢水在两者 交界区域的聚集便是CET突出正偏析的原因.五 孔水口提高了铸坯中心等轴晶率，从而减轻了中 0.38 0.40 0.42 心碳偏析程度，降低了铸坯断面包含中心点的碳 Casting speed/(m-min-) 极差（约在0.08%以内），但铸坯约1/2厚度处正偏 图8五孔水口组合控流模式下不同拉速铸坯等轴品率 析也相对较高.有研究表明，依据CET区域形成 Fig.8 Equiaxed crystal ratios under different casting speeds with combined flow control modes 位置增加合适的铸流搅拌(Strand electromagnetic stirring,S-EMS)可以减轻五孔水口下的“M”型偏 析相对均匀.而五孔水口浇注模式下，铸坯宽度 析形态P;但S-EMS搅拌过强也容易发生负偏析 中心面上碳偏析分布特征为“M”型，铸坯中心偏 白亮带 1.6 1.08 Single-port nozzle 1.5 1.06 Five-port nozzle Direction 2 1.04 1.4 ◆-Direction3 1.02 1.00 21.2 0.98 0.96 1.1 0.94 1.0 0.92 -Direction I 0.90 Direction 2 5 cm ADirection 3 0.88 0.8 r(68)r(4/8)r(2/8)r0(2J8r(4/8)r(6/8)r (6/8)r(4/8)r(2/8)r02/8y(4/8)r(6/8)r Drill cuttings location Drill cuttings location 图9两种控流模式下大方坯纵截面低倍及碳偏析指数分布.(a)115-S3Z:(b)536-S2B Fig.9 Macrostructure and carbon segregation index in the bloom longitudinal sections under two flow control modes:(a)115-S3Z:(b)536-S2B 2 rUn Casting n& 43 direction n un Solute n enrichment *4 40 69 5 图11铸坯（左）与轧材（右）钻屑取样及其局域点状偏析分布特征示 1-chilled layed:2-columnar zone:3-CET zone:4-solid-liquid zone 意图 of eugiaxed:5-liquid-solid zone of equiaxed Fig.11 Schematic illustration of sample drilling and local spot 图10铸态枝品组织特征与CET区正偏析形成机理 segregation distribution in the bloom casting and rolled bar Fig.10 Schematic illustration of the as-cast macrostructure and location of the CET zone 中偏析成分含量一般应更高 图11为铸坯及轧材碳偏析分析钻屑取样及其 图12为基于碳分析的铸坯及对应轧材的碳 内部疏松（对应区域存在点状偏析）分布特征示意 偏析指数情况（试样579-S3B:五孔水口，拉速 图.可见，使用同样规格直径5mm钻头，轧材中因 0.40mmin).如前所述，因轧材中心宏观偏析疏 中心疏松被不同程度压合、致密度更大，其铁屑样 松组织致密度较铸坯高，其钻屑样反映出的轧材

析则相对均匀. 而五孔水口浇注模式下，铸坯宽度 中心面上碳偏析分布特征为“M”型，铸坯中心偏 析明显减轻 、甚至有负偏析点 ，而铸坯断面 约 1/4 厚度的柱状晶与等轴晶交界 CET 区域则表现 为突出的正偏析状态. CET 区域的溶质富集机制如图 10 所示，铸坯 中心区域因成分过冷或游离枝晶产生与生长的等 轴晶会阻碍外侧柱状晶的生长，浓化钢水在两者 交界区域的聚集便是 CET 突出正偏析的原因. 五 孔水口提高了铸坯中心等轴晶率，从而减轻了中 心碳偏析程度，降低了铸坯断面包含中心点的碳 极差（约在 0.08% 以内），但铸坯约 1/2 厚度处正偏 析也相对较高. 有研究表明，依据 CET 区域形成 位置增加合适的铸流搅拌 (Strand electromagnetic stirring, S-EMS) 可以减轻五孔水口下的“M”型偏 析形态[25] ；但 S-EMS 搅拌过强也容易发生负偏析 白亮带. r (6/8)r (4/8)r (2/8)r 0 (2/8)r (4/8)r (6/8)r r r (6/8)r (4/8)r (2/8)r 0 (2/8)r (4/8)r (6/8)r r 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Carbon segregation index Drill cuttings location Drill cuttings location Direction 1 Direction 2 Direction 3 Direction 1 Direction 2 Direction 3 Single-port nozzle 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 Carbon segregation index Five-port nozzle 5 cm 5 cm 图 9    两种控流模式下大方坯纵截面低倍及碳偏析指数分布. （a）115-S3Z；（b）536-S2B Fig.9    Macrostructure and carbon segregation index in the bloom longitudinal sections under two flow control modes: (a) 115-S3Z；(b) 536-S2B 5 4 3 2 1 Solute enrichment 1—chilled layed；2—columnar zone；3—CET zone；4—solid-liquid zone of euqiaxed；5—liquid-solid zone of equiaxed 图 10    铸态枝晶组织特征与 CET 区正偏析形成机理 Fig.10    Schematic illustration of the as-cast macrostructure and location of the CET zone 图 11 为铸坯及轧材碳偏析分析钻屑取样及其 内部疏松（对应区域存在点状偏析）分布特征示意 图. 可见，使用同样规格直径 5 mm 钻头，轧材中因 中心疏松被不同程度压合、致密度更大，其铁屑样 中偏析成分含量一般应更高. 图 12 为基于碳分析的铸坯及对应轧材的碳 偏析指数情况 （试 样 579-S3B：五孔水口 ，拉速 0.40 m·min−1）. 如前所述，因轧材中心宏观偏析疏 松组织致密度较铸坯高，其钻屑样反映出的轧材 31.02 31.59 32.01 0.38 0.40 0.42 0 5 10 15 20 25 30 35 Equiaxed crystal ratio/ % Casting speed/(m·min−1) 图 8    五孔水口组合控流模式下不同拉速铸坯等轴晶率 Fig.8     Equiaxed  crystal  ratios  under  different  casting  speeds  with combined flow control modes Casting direction 图 11    铸坯（左）与轧材（右）钻屑取样及其局域点状偏析分布特征示 意图 Fig.11     Schematic  illustration  of  sample  drilling  and  local  spot segregation distribution in the bloom casting and rolled bar 王    璞等： 连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 · 1087 ·

·1088 工程科学学报，第43卷，第8期 中心偏析指数也更高、且明显高于铸坯中心偏析 用，两者偏析分布形态基本一致，这种特点在压缩 但也不难发现，因铸态组织与宏观偏析的遗传作 比较小的大棒轧制生产尤为突出. 1.10 0.40 m-min,strand (a) 1.20(b) 0.40 m-min,hot-rolled bar 1.08 Direction 3 -Direction I 1.06 1.15 1.04 uoq. 1.10 1.02 1.00 1.05 0.98 0.96 0.94 0.95 0.92 0.90 Drill cuttings location Drill cuttings location 图12碳偏析指数分布特征.(a)铸坯：(b)轧材 Fig.12 Distribution of the carbon segregation index:(a)as-cast bloom:(b)hot-rolled bar 3结论 on the solidification behavior of special steel bloom casting.J Mech Eng,2020,56(12):99 (1)水口注流模式对大方坯等轴晶率和中心 (王璞，李少翔，张壮，等.组合搅拌模式对连铸特殊钢大方坯凝 致密度有重要影响.直通式水口注流方式，常规过 固行为的影响.机械工程学报，2020,56(12)：99) 热度下即使使用较强的M-EMS也仅能将铸坯等 [2] Sun H,Li L.Application of swirling flow nozzle and investigation 轴晶率由6.06%提升到11.71%：而仅采用五孔水 of superheat dissipation casting for bloom continuous casing. 口注流模式铸坯等轴晶率可达23%左右，结合电 Ironmak Steelmak.2016.43(3):228 磁搅拌组合控流时则均可达30%以上 [3]Jiang D B,Zhu M Y.Center segregation with final (2)水口注流模式也能对大方坯断面宏观偏 electromagnetic stirring in billet continuous casting process.Metall Mater Trans B.2017,48(1):444 析分布形态产生显著影响、并影响全断面碳极差 [4]Ayata K,Mori T,Fujimoto T,et al.Improvement of 程度.直通水口浇铸其碳偏析分布呈倒V型分布， macrosegregation in continuously cast bloom and billet by 中心线碳偏析指数高；五孔水口浇铸模式，铸坯断 electromagnetic stirring.Trans fron Steel Inst Jpn,1984,24(11): 面碳偏析分布呈M型，表现为断面1/4位置的CET区 931 域碳偏析指数较高. [5]Wu H J.Wei N.Bao Y P,et al.Effect of M-EMS on the (3)不同浇铸与控流模式下，弧形连铸大方坯 solidification structure of a steel billet.Int J Miner Metall Mater. 中心等轴晶区域均偏离铸坯几何中心，靠近外弧 2011,18(2):159 [6]Wu Q M,Xu W Y,Yan H C,et al.Carbon macro-segregation 侧分布.等轴品沉降造成外弧柱状品区长度普遍 control of rolled bar produced from cast bloom of 20CrMnTiH 比内弧柱状晶短，大方坯铸态组织均表现为不同 steel..Iron Steel,2012,47(5上：23 程度的内外弧不对称性 (吴清明，许伟阳，颜慧成，等.20 CrMnTiH齿轮钢大方坯轧制圆 (4)后续轧制可以明显增加钢材的中心致密 钢宏观碳偏析控制.钢铁，2012,47(5)：23) 度，但压缩比较小的大棒材轧制基本改变不了原 [7] Sun H B,Zhang J Q.Study on the macrosegregation behavior for 始铸坯断面的碳偏析分布形态，且可能加剧其中 the bloom continuous casting:Model development and validation. 心线偏析的程度 Metall Mater Trans B,2014,45(3):1133 (5)综合表明，基于连铸控流模式的作用规律 [8]Wang P,Tie Z P,Li S X,et al.Effect of M-EMS current intensity 和铸-轧遗传性特征，实际生产中可针对特殊钢长 on the subsurface segregation and internal solidification structure for bloom casting of 42CrMo steel.Ironmak Steelmak,2021:1 材热加工对中心致密度和偏析分布与程度的要 [9]An HH,Bao Y P,Wang M,et al.Effect of combining F-EMS and 求，基于连铸控流模式从源头控制凝固以获得合 MSR on the segregation and shrinkage cavity in continuously cast 理的铸态组织与宏观偏析分布形态 high-carbon steel blooms.Chin J Eng,2017,39(7):996 (安航航，包燕平，王敏，等.凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技 参考文献 术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响.工程科学学报， [1]Wang P.Li S X,Zhang Z,et al.Effect of combined stirring modes 2017,39(7):996)

中心偏析指数也更高、且明显高于铸坯中心偏析. 但也不难发现，因铸态组织与宏观偏析的遗传作 用，两者偏析分布形态基本一致，这种特点在压缩 比较小的大棒轧制生产尤为突出. r (6/8)r (4/8)r (2/8)r 0 0 (2/8)r (4/8)r (6/8)r (7/8)r (5/8)r (3/8)r (1/8)r (1/8)r (3/8)r (5/8)r (7/8)r r Drill cuttings location Direction 1 Direction 2 Direction 3 Direction 1 Direction 2 Direction 3 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10 (a) Carbon segregation index 0.40 m·min−1, strand 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 (b) Carbon segregation index 0.40 m·min−1, hot-rolled bar CET CET r (6/8)r (4/8)r (2/8)r (2/8)r (4/8)r (6/8)r (7/8)r (5/8)r (3/8)r (1/8)r (1/8)r (3/8)r (5/8)r (7/8)r r CET CET Drill cuttings location 图 12    碳偏析指数分布特征. （a）铸坯；（b）轧材 Fig.12    Distribution of the carbon segregation index: (a) as-cast bloom；(b) hot-rolled bar 3    结论 （1）水口注流模式对大方坯等轴晶率和中心 致密度有重要影响. 直通式水口注流方式，常规过 热度下即使使用较强的 M-EMS 也仅能将铸坯等 轴晶率由 6.06% 提升到 11.71%；而仅采用五孔水 口注流模式铸坯等轴晶率可达 23% 左右，结合电 磁搅拌组合控流时则均可达 30% 以上. （2）水口注流模式也能对大方坯断面宏观偏 析分布形态产生显著影响、并影响全断面碳极差 程度. 直通水口浇铸其碳偏析分布呈倒 V 型分布， 中心线碳偏析指数高；五孔水口浇铸模式，铸坯断 面碳偏析分布呈 M 型，表现为断面 1/4 位置的 CET 区 域碳偏析指数较高. （3）不同浇铸与控流模式下，弧形连铸大方坯 中心等轴晶区域均偏离铸坯几何中心，靠近外弧 侧分布. 等轴晶沉降造成外弧柱状晶区长度普遍 比内弧柱状晶短，大方坯铸态组织均表现为不同 程度的内外弧不对称性. （4）后续轧制可以明显增加钢材的中心致密 度，但压缩比较小的大棒材轧制基本改变不了原 始铸坯断面的碳偏析分布形态，且可能加剧其中 心线偏析的程度. （5）综合表明，基于连铸控流模式的作用规律 和铸‒轧遗传性特征，实际生产中可针对特殊钢长 材热加工对中心致密度和偏析分布与程度的要 求，基于连铸控流模式从源头控制凝固以获得合 理的铸态组织与宏观偏析分布形态. 参    考    文    献 [1] Wang P, Li S X, Zhang Z, et al. Effect of combined stirring modes on  the  solidification  behavior  of  special  steel  bloom  casting. J Mech Eng, 2020, 56（12）: 99 （王璞, 李少翔, 张壮, 等. 组合搅拌模式对连铸特殊钢大方坯凝 固行为的影响. 机械工程学报, 2020, 56（12）：99） Sun H, Li L. Application of swirling flow nozzle and investigation of  superheat  dissipation  casting  for  bloom  continuous  casing. Ironmak Steelmak, 2016, 43（3）: 228 [2] Jiang  D  B,  Zhu  M  Y.  Center  segregation  with  final electromagnetic stirring in billet continuous casting process. Metall Mater Trans B, 2017, 48（1）: 444 [3] Ayata  K,  Mori  T,  Fujimoto  T,  et  al.  Improvement  of macrosegregation  in  continuously  cast  bloom  and  billet  by electromagnetic stirring. Trans Iron Steel Inst Jpn, 1984, 24（11）: 931 [4] Wu  H  J,  Wei  N,  Bao  Y  P,  et  al.  Effect  of  M-EMS  on  the solidification structure of a steel billet. Int J Miner Metall Mater, 2011, 18（2）: 159 [5] Wu  Q  M,  Xu  W  Y,  Yan  H  C,  et  al.  Carbon  macro-segregation control  of  rolled  bar  produced  from  cast  bloom  of  20CrMnTiH steel. Iron Steel, 2012, 47（5）: 23 （吴清明, 许伟阳, 颜慧成, 等. 20CrMnTiH齿轮钢大方坯轧制圆 钢宏观碳偏析控制. 钢铁, 2012, 47（5）：23） [6] Sun H B, Zhang J Q. Study on the macrosegregation behavior for the bloom continuous casting: Model development and validation. Metall Mater Trans B, 2014, 45（3）: 1133 [7] Wang P, Tie Z P, Li S X, et al. Effect of M-EMS current intensity on the subsurface segregation and internal solidification structure for bloom casting of 42CrMo steel. Ironmak Steelmak, 2021: 1 [8] An H H, Bao Y P, Wang M, et al. Effect of combining F-EMS and MSR on the segregation and shrinkage cavity in continuously cast high-carbon steel blooms. Chin J Eng, 2017, 39（7）: 996 （安航航, 包燕平, 王敏, 等. 凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技 术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响. 工程科学学报, 2017, 39（7）：996） [9] · 1088 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期

王璞等：连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响 ·1089· [10]Ding N,Bao Y P,Sun Q S,et al.Location determination of final 2015,31(5):32 electromagnetic stirring and its effect on central carbon (程晓文，付谦惠，戴方钦，等.旋流水口浇铸技术在大方坯连铸 segregation for SWRH82B steel.J Univ Sci Technol Beijing,2011, 的应用研究.炼钢，2015,31(5)：32) 33(1):17 [18]Wang P,Li S X,Tang H Y,et al.Swirling flow effect of radial (丁宁，包燕平，孙奇松，等.末端电磁搅拌位置确定及对 outlet nozzle for bloom and its effect on initial solidification. SWRH82B钢中心偏析的影响.北京科技大学学报，2011， China Metal,2019,29(9):15 33(1):17) (王璞，李少翔，唐海燕，等.大方坯径向水口旋流效应及其对凝 [11]Wang B.XieZ,Jia GL et al.Parameter determination and effects 固的影响.中国冶金，2019,29(9)：15) on center segregation of F-EMS.Iron Steel,2007,42(3):18 [19]Xu W Y.The Formation and Control of Carbon Segregation of (王彪，谢植，贾光霖，等.凝固末端电磁搅拌参数确定及其对中 Gear Steel in the Bloom Casting Process [Dissertation].Beijing: 心偏析的影响.钢铁，2007,42(3)：18) Central Iron and Steel Research Institute,2012 [12]Wang X D,Wang B F,Cao J G,et al.Determination of F-EMS (许伟阳.连铸齿轮钢矩形坯碳“锭型”偏析的形成与控制学位 position and process parameters in bloom continuous caster.Iron 论文].北京：钢铁研究总院，2012) Seel,2011,46(8):40 [20]Ji Y,Lan P,Geng H,et al.Behavior of spot segregation in (王晓东，王宝峰，曹建刚，等.大方坯末端电磁搅拌位置和连铸 continuously cast blooms and the resulting segregated band in oil 工艺参数的确定.钢铁2011,46(8)：40) pipe steels.Steel Res Int,2018,89(3):1700331 [13]Li S X,Han Z Q,Zhang J Q.Numerical modeling of the [21]Li B,Zhang Z H,Liu H S,et al.Characteristics and evolution of macrosegregation improvement in continuous casting blooms by the spot segregations and banded defects in high strength corrosion using F-EMS.JOM,2020,72(11):4117 resistant tube steel.Acta Metall Sin,2019,55(6):762 [14]Chen L,Song B,Chen T M,et al.Control countermeasures of (李博，张忠华，刘华松，等.高强耐蚀管钢点状偏析及带状缺陷 center porosity and shrinkage in 45 steel continuous casting bloom. 的特征与演变.金属学报，2019,55(6)：762) Iron Steel,.2018,53(8):49 [22]Xu Z G,Wang X H,Jiang M,et al.Investigation on formation of (陈亮，宋波，陈天明，等.45钢连铸大方坯中心疏松与缩孔控制 equiaxed zone in low carbon steel slabs.Metall Res Technol,2016, 钢铁，2018,53(8)：49) 113(1):106 [15]Sun H B.Zhang JQ.Macrosegregation improvement by swirling [23]Wang P,Zhang Z,Tie Z P,et al.Initial transfer behavior and flow nozzle for bloom continuous castings.Metall Mater Trans B solidification structure evolution in a large continuously cast 2014.45(3):936 bloom with a combination of nozzle injection mode and M-EMS. [16]Sun H B,Han Z G,Qian H Z,et al.Effects of injection modes on Me1als,2019,9(10):1083 the flow pattern and temperature distribution of molten steel in a [24]Sun H B,Li L J,Wu XX,et al.Effect of subsurface negative bloom casting mould.J Uniy Sci Technol Beijing,2010,32(9): segregation induced by M-EMS on componential homogeneity for 1131 bloom continuous casting.Metall Res Technol,2018,115(6):603 (孙海波，韩占光，钱宏智，等.注流方式对大方坯连铸结品器内 [25]Niu L,Qiu S T,Zhao J X,et al.Effects of continuous casting 钢水流动与温度状态影响.北京科技大学学报，2010,32(9)： process parameters on carbon segregation degree of 38CrMoAl 1131) steel big round billet.J Iron Steel Res,2018,30(5):359 [17]Cheng X W,Fu Q H,Dai F Q,et al.Application of swirling flow (牛亮，仇圣桃，赵俊学，等.连铸工艺参数对38 CrMoAl大圆坯碳 nozzle technology for bloom continuous castings.Steelmaking, 偏析的影响.钢铁研究学报，2018,30(5)：359)

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