D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.06.030 第29卷第6期 北京科技大学学报 Vol.29 No.6 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2007 二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 刘洋王新华 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过对板坯逐层刨钢屑，采用化学分析和低倍组织检验的方法，研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对 1450mm×230mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响.结果表明：单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯 中心偏析程度明显减轻，C,P、M的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯：电磁搅拌频率为2,5h和8伍时板坯中 心偏析都为B0.5级：电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响，搅拌频率5z的情况下等轴晶率最大· 关键词连铸板坯；电磁搅拌：中心偏析；等轴晶率 分类号TF777.1 电磁搅拌技术(EMS)对提高连铸坯的等轴晶 却不多，国际上相关文献报道很少，研究结果也不够 率、细化凝固组织、降低铸坯中心偏析和中心疏松、 系统和详实，相关研究也因实验和生产条件的不同 改善夹杂物分布并促进成分均匀化具有重要作用， 存在较大差异，本文主要针对单独使用的二冷段电 自从20世纪70年代初，该技术就引起人们普遍重 磁搅拌(SEMS)对连铸板坯中心偏析的影响展开研 视，并在工业上得到广泛应用，电磁搅拌根据搅拌 究，实验是在国内某钢厂的板坯连铸机上进行的， 位置不同，发挥的作用也不同，目前电磁搅拌的位 对生产中不同宽度、不同拉速、不同电磁搅拌参数的 置可以分为结晶器电磁搅拌(MEMS)、二冷区电磁 连铸板坯进行中心偏析的检验，并且通过沿板坯厚 搅拌(SEMS)和凝固末端电磁搅拌(FEMS)·结晶 度方向刨削取样的方法分析获得板坯定量的中心偏 器电磁搅拌通常采用旋转搅拌，当钢水旋转速度达 析程度，并且通过铸坯的低倍组织，计算得到等轴 到某一数值后产生足够的离心力，迫使夹杂物和气 晶与柱状晶比例.通过板坯中心偏析程度和等轴晶 泡向中心聚集上浮并被熔融的保护渣吸收，使铸坯 比例来评估对板坯生产合适的二冷区电磁搅拌参 表面和皮下的夹杂物及气泡减少，而且能够有效清 数，为连铸生产提供指导. 洗凝固面前沿，使坯壳生长均匀，减少漏钢事故，二 1 冷段电磁搅拌恰好在柱状晶强劲生长的区域，通过 研究方法 搅拌钢水使先期生长的柱状晶破碎，与钢液混合在 1.1实验铸机的主要参数和二冷区电磁搅拌的位 一起，随后将成为后期凝固的等轴晶的核心，同时搅 置及参数 拌将促进未凝固钢液流动，加强对流作用，提高固液 铸机机型为弧形一机二流连铸机，共13个冷却 相间的热传导，有利于消除残余过热度，减轻凝固前 段，铸机矫直方式是五点连续矫直，矫直段是9和 沿的温度梯度，抑止晶体的定向增长，从而有利于等 10段，铸机生产最大宽面为1550mm·电磁搅拌是 轴晶的增长，SEMS可以改善凝固组织，扩大铸坯 二相线性搅拌，搅拌位置是在二冷区的6、7和8段， 中心等轴晶区域，减轻中心偏析和中心疏松，凝固 正常生产的电磁搅拌线电流600A基本不变，搅拌 末端电磁搅拌发生在凝固末端的糊状区，具体位置 频率可调，通常为2、5和8h·本研究共进行16罐 的选择十分关键，通过搅拌促进高浓度钢液对流，消 640t钢水的浇注实验， 除晶间的搭桥，从而减轻铸坯中心偏析和中心疏松， 1.2铸坯中心偏析的定性检验方法 目前国内很多钢厂生产连铸板坯都配有电磁搅 连铸坯的中心偏析还缺乏一个系统的评定方 拌，其中以单一二冷区电磁搅拌居多，但国内关于单 法，现暂采用治金行业比较通用的标准来对其评定 独的二冷段电磁搅拌对连铸板坯的内部质量的研究 用低倍侵蚀剂在70~80℃煮经磨光的铸坯表面，对 照YB400291连铸坯低倍组织缺陷评级图， 收稿日期：2006-02-16修回日期：2006-06-04 作者简介：刘洋(1978一)，男，博士研究生王新华(1951一)男， 1.3铸坯中心偏析的定量检验方法 教授，博士生导师 铸坯的厚度均为230mm,刨取铸坯的钢屑样
二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 刘 洋 王新华 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 摘 要 通过对板坯逐层刨钢屑采用化学分析和低倍组织检验的方法研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对 1450mm×230mm 板坯中心偏析和等轴晶率的影响．结果表明：单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯 中心偏析程度明显减轻C、P、Mn 的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯；电磁搅拌频率为2Hz5Hz 和8Hz 时板坯中 心偏析都为 B0∙5级；电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响搅拌频率5Hz 的情况下等轴晶率最大． 关键词 连铸板坯；电磁搅拌；中心偏析；等轴晶率 分类号 TF777∙1 收稿日期：2006－02－16 修回日期：2006－06－04 作者简介：刘 洋（1978－）男博士研究生；王新华（1951－）男 教授博士生导师 电磁搅拌技术（EMS）对提高连铸坯的等轴晶 率、细化凝固组织、降低铸坯中心偏析和中心疏松、 改善夹杂物分布并促进成分均匀化具有重要作用． 自从20世纪70年代初该技术就引起人们普遍重 视并在工业上得到广泛应用．电磁搅拌根据搅拌 位置不同发挥的作用也不同．目前电磁搅拌的位 置可以分为结晶器电磁搅拌（MEMS）、二冷区电磁 搅拌（SEMS）和凝固末端电磁搅拌（FEMS）．结晶 器电磁搅拌通常采用旋转搅拌当钢水旋转速度达 到某一数值后产生足够的离心力迫使夹杂物和气 泡向中心聚集上浮并被熔融的保护渣吸收使铸坯 表面和皮下的夹杂物及气泡减少而且能够有效清 洗凝固面前沿使坯壳生长均匀减少漏钢事故．二 冷段电磁搅拌恰好在柱状晶强劲生长的区域通过 搅拌钢水使先期生长的柱状晶破碎与钢液混合在 一起随后将成为后期凝固的等轴晶的核心同时搅 拌将促进未凝固钢液流动加强对流作用提高固液 相间的热传导有利于消除残余过热度减轻凝固前 沿的温度梯度抑止晶体的定向增长从而有利于等 轴晶的增长．SEMS 可以改善凝固组织扩大铸坯 中心等轴晶区域减轻中心偏析和中心疏松．凝固 末端电磁搅拌发生在凝固末端的糊状区具体位置 的选择十分关键通过搅拌促进高浓度钢液对流消 除晶间的搭桥从而减轻铸坯中心偏析和中心疏松． 目前国内很多钢厂生产连铸板坯都配有电磁搅 拌其中以单一二冷区电磁搅拌居多但国内关于单 独的二冷段电磁搅拌对连铸板坯的内部质量的研究 却不多国际上相关文献报道很少研究结果也不够 系统和详实相关研究也因实验和生产条件的不同 存在较大差异．本文主要针对单独使用的二冷段电 磁搅拌（SEMS）对连铸板坯中心偏析的影响展开研 究．实验是在国内某钢厂的板坯连铸机上进行的 对生产中不同宽度、不同拉速、不同电磁搅拌参数的 连铸板坯进行中心偏析的检验并且通过沿板坯厚 度方向刨削取样的方法分析获得板坯定量的中心偏 析程度．并且通过铸坯的低倍组织计算得到等轴 晶与柱状晶比例．通过板坯中心偏析程度和等轴晶 比例来评估对板坯生产合适的二冷区电磁搅拌参 数为连铸生产提供指导． 1 研究方法 1∙1 实验铸机的主要参数和二冷区电磁搅拌的位 置及参数 铸机机型为弧形一机二流连铸机共13个冷却 段铸机矫直方式是五点连续矫直矫直段是9和 10段铸机生产最大宽面为1550mm．电磁搅拌是 二相线性搅拌搅拌位置是在二冷区的6、7和8段 正常生产的电磁搅拌线电流600A 基本不变搅拌 频率可调通常为2、5和8Hz．本研究共进行16罐 640t 钢水的浇注实验． 1∙2 铸坯中心偏析的定性检验方法 连铸坯的中心偏析还缺乏一个系统的评定方 法现暂采用冶金行业比较通用的标准来对其评定． 用低倍侵蚀剂在70～80℃煮经磨光的铸坯表面对 照 YB4002－91连铸坯低倍组织缺陷评级图． 1∙3 铸坯中心偏析的定量检验方法 铸坯的厚度均为230mm刨取铸坯的钢屑样 第29卷 第6期 2007年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．6 Jun．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．06．030
第6期 刘洋等：二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 .583 品，用化学分析法测量连铸坯的偏析度，如图1所 (a) 示.取样为铸坯宽面1/4处，试样厚度为0.5mm, 1.3 取样位置为：距板坯厚度中心上下l5mm区域内， 每隔2mm取一个试样；在距中心上下15~20mm 区域，每隔5mm取一个试样；在除此之外的区域 0.7 内，每隔l0mm取一个试样；板坯厚度中心取一个 试样，每块铸坯共计37个试样，在钢研总院分析C、 0320-9060-30030,6090120 S、P和Mn化学成分，用偏析比来表征铸坯宏观偏 取样点距中心线距离/mm 析度，偏析比B表示为： 20 (6) 1.7 B=9X100% 1.4 其中，c为化学成分测定结果的算术平均值，c= 11 之习/为家样点个数6为化学成分测院值 accacc《0ao0 0.8 内弧 0320-9060-30.030.609020 取样点距中心线距离/mm 图2不同工况下铸坯厚度方向C的偏析系数，(a)工况A:(b) 工况B Fig.2 Segreation ratios of carbon across slab-thickness under dif- ferent conditions:(a)Condition A:(b)Condition B 图1偏析分析用试样切取示意图 1.5 Fig-I Schematic illustration of slab sampling (a) 13 2结果与讨论 0.9 2.1有、无电磁搅拌对中心偏析的影响 实验的钢种成分（质量分数）：C0.076%, 0.7 Si0.22%,Mn1.408%,P0.013%,S0.002%, 0320-90-60-30,0n306090120 Als0.027%,V0.033%,Nb0.042%,Ti0.016 取样点距中心线距离mm 2.0 实验在铸机的两流同时进行，主要工艺参数如 (b) 表1所示.铸坯中心偏析经过逐层取样，分析检验 1.7 得到沿铸坯厚度方向溶质元素的含量变化和各个位 1.4 置元素的中心偏析系数，由于钢种$含量很低，设 备分析精度受限，因此本研究暂未能准确得到$的 0.8 偏析程度.图2一4是中心偏析在A、B两种工况下 C、P和Mn的中心偏析程度的对比.其中，o(C)、 03120-9060-3003060 90120 取样点距中心线距离mm w(p)和o(Mn)分别为各测试点C、P、Mn元素成 分的平均值 图3不同工况下铸坯厚度方向上P偏析系数.(a)工况A:(b) 工况B 表1实验A、B铸坯的主要工艺参数 Fig.3 Segreation ratios of phosphorus across slab-thickness under Table 1 Process parameters of A and B different conditions:(a)Condition A:(b)Condition B 拉速/浇注温 冷却 铸坯尺 电磁搅拌 工况 (mmim-)度/℃ 方式 寸/mm2 频率/五 由以上偏析检验结果表明：A种工况下C的最 A 1.0 1550S水冷曲线1450×230 8 大偏析出现在厚度十1和十3的位置上，最大正偏析 系数为1.27；P的最大正偏析则出现在0、十1和-5 B 1.0 1550S水冷曲线1450X230 无 的位置上，最大正偏析系数为1.316；Mn最大的偏
品用化学分析法测量连铸坯的偏析度如图1所 示．取样为铸坯宽面1／4处试样厚度为0∙5mm 取样位置为：距板坯厚度中心上下15mm 区域内 每隔2mm 取一个试样；在距中心上下15～20mm 区域每隔5mm 取一个试样；在除此之外的区域 内每隔10mm 取一个试样；板坯厚度中心取一个 试样每块铸坯共计37个试样在钢研总院分析 C、 S、P 和 Mn 化学成分用偏析比来表征铸坯宏观偏 析度偏析比 B 表示为： B＝ ci c ×100％ 其中c 为化学成分测定结果的算术平均值c＝ ∑ n i＝1 ci ／nn 为取样点个数；ci 为化学成分测定值． 图1 偏析分析用试样切取示意图 Fig．1 Schematic illustration of slab sampling 2 结果与讨论 2∙1 有、无电磁搅拌对中心偏析的影响 实 验 的 钢 种 成 分 （质 量 分 数）：C 0∙076％ Si0∙22％Mn 1∙408％P 0∙013％S 0∙002％ Als0∙027％V 0∙033％Nb0∙042％Ti0∙016． 实验在铸机的两流同时进行主要工艺参数如 表1所示．铸坯中心偏析经过逐层取样分析检验 得到沿铸坯厚度方向溶质元素的含量变化和各个位 置元素的中心偏析系数．由于钢种 S 含量很低设 备分析精度受限因此本研究暂未能准确得到 S 的 偏析程度．图2～4是中心偏析在 A、B 两种工况下 C、P 和 Mn 的中心偏析程度的对比．其中w （C）、 w（p）和 w （Mn）分别为各测试点 C、P、Mn 元素成 分的平均值． 表1 实验 A、B 铸坯的主要工艺参数 Table1 Process parameters of A and B 工况 拉速／ （m·min －1） 浇注温 度／℃ 冷却 方式 铸坯尺 寸／mm 2 电磁搅拌 频率／Hz A 1∙0 1550 S 水冷曲线 1450×230 8 B 1∙0 1550 S 水冷曲线 1450×230 无 图2 不同工况下铸坯厚度方向 C 的偏析系数．（a） 工况 A；（b） 工况 B Fig．2 Segreation ratios of carbon across slab-thickness under different conditions： （a） Condition A；（b） Condition B 图3 不同工况下铸坯厚度方向上 P 偏析系数．（a） 工况 A；（b） 工况 B Fig．3 Segreation ratios of phosphorus across slab-thickness under different conditions： （a） Condition A；（b） Condition B 由以上偏析检验结果表明：A 种工况下 C 的最 大偏析出现在厚度＋1和＋3的位置上最大正偏析 系数为1∙27；P 的最大正偏析则出现在0、＋1和－5 的位置上最大正偏析系数为1∙316；Mn最大的偏 第6期 刘 洋等： 二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 ·583·
.584 北京科技大学学报 第29卷 沿的柱状晶，扩大等轴晶率，可以改善连铸方坯的中 (a) L.3 心偏析程度，本研究表明，对于连铸板坯而言，单独 的二冷区电磁搅拌同样可以改善板坯的中心偏析状 00000o0o0g00000oo0 0.9 况，C,P和Mn的中心偏析系数要比无电磁搅拌的 中心偏析系数小，对改善板坯的中心偏析是有效的. 0.7 2.2不同电磁搅拌工艺参数对板坯中心偏析的 0.3120 -90-60-300306090120 影响 取样点距中心线距离/mm 1.5 实验钢种为低碳微合金化钢，通过改变拉速和 (b) 1.3 二冷段的电磁搅拌频率(2、5和8z)参数，来分析 1.1 各种工艺条件下的铸坯中心偏析情况和铸坯厚度宽 caacccccearaacccccgco 0.9 面的等轴晶率，本次实验铸坯的等轴晶与柱状晶比 0.7 率是通过把铸坯低倍组织图片放大，进行宏观测量 统计所确定的，中心偏析程度检验是根据 0.5 120-90-60-300306090120 YB400291标准对照进行评级的[21，中心的宏观偏 取样点距中心线距离mm 析分为A、B和C三类：A类中心偏析是铸坯低倍组 图4不同工况下铸坯厚度方向上血偏析系数·(a)工况A: 织上的偏析带是呈连续状分布，B类偏析的偏析带 (b)工况B 则是呈断续状分布，C类中心偏析是铸坯低倍组织 Fig.4 Segreation ratios of manganese across slab-thickness under 上无明显的偏析带，大小不同的偏析斑点不连续分 different conditions:(a)Condition A:(b)Condition B 布.中心偏析A、B和C类的具体分级标准如表2 析出现在十3的位置上，最大偏析系数为1.059.B 所示. 种工况下的C的最大正偏析出现在十1的位置上， 表2中心偏析的分级标准 最大正偏析系数为1.79；P的最大正偏析出现在0 Table 2 Rank standard of central segregation 和十1的位置上，最大正偏析系数为1.62；Mn的最 级 偏析带厚度/mm 大偏析出现在十1的位置上，最大偏析系数为 别A类中心偏析B类中心偏析 C类中心偏析 1.116.可以看出，在其他生产工艺参数一致的情况 0.5 <0.5 <1.0 硫斑厚<0.5：偏析带隐约可见 下，电磁搅拌频率为8五的铸坯比无电磁搅拌工艺 1.0 0.51.5 1.0-2.0 硫斑厚<1.0：中心有偏析带 情况下的铸坯C、P元素中心偏析系数要小很多，8 1.5 1.52.5 2.0-3.0 硫斑厚<1.0，硫斑长<3.0； 出搅拌工艺下C最大正偏析系数1,27小于未搅拌 较明显偏析带 的1.79，P的最大正偏析系数1.316也小于未搅拌 的1.62，Mn的最大正偏析系数1.059小于未搅拌 图5所示是板坯断面宽度为1450mm、拉速 的1.116.连铸板坯单一二冷段电磁搅拌对板坯中 1.1mmin1、电磁搅拌电流和频率分别为600A和 心偏析的影响研究不多，研究主要集中在方坯的电 8比的低倍组织照片，中心偏析为B0.5级.低倍组 磁搅拌方面.以往的研究结果认为，二冷区电磁搅 织照片中柱状晶和等轴晶清晰可见，也可以看到比 拌使液相穴内过热度迅速降低山，通过打碎凝固前 较明显的中心正偏析带和负偏析带， 柱状品区 等轴情区 图5板坯低倍组织照片 Fig.5 Photograph of slab macrostructure 通过32块断面宽度为1450mm铸坯的中心偏 析检验评级以及等轴晶率的测定，得出了电磁搅拌
图4 不同工况下铸坯厚度方向上 Mn 偏析系数．（a） 工况 A； （b） 工况 B Fig．4 Segreation ratios of manganese across slab-thickness under different conditions： （a） Condition A；（b） Condition B 析出现在＋3的位置上最大偏析系数为1∙059．B 种工况下的 C 的最大正偏析出现在＋1的位置上 最大正偏析系数为1∙79；P 的最大正偏析出现在0 和＋1的位置上最大正偏析系数为1∙62；Mn 的最 大偏析出现在 ＋1 的位置上最大偏析系数为 1∙116．可以看出在其他生产工艺参数一致的情况 下电磁搅拌频率为8Hz 的铸坯比无电磁搅拌工艺 情况下的铸坯 C、P 元素中心偏析系数要小很多8 Hz 搅拌工艺下 C 最大正偏析系数1∙27小于未搅拌 的1∙79P 的最大正偏析系数1∙316也小于未搅拌 的1∙62Mn 的最大正偏析系数1∙059小于未搅拌 的1∙116．连铸板坯单一二冷段电磁搅拌对板坯中 心偏析的影响研究不多研究主要集中在方坯的电 磁搅拌方面．以往的研究结果认为二冷区电磁搅 拌使液相穴内过热度迅速降低［1］通过打碎凝固前 沿的柱状晶扩大等轴晶率可以改善连铸方坯的中 心偏析程度．本研究表明对于连铸板坯而言单独 的二冷区电磁搅拌同样可以改善板坯的中心偏析状 况C、P 和 Mn 的中心偏析系数要比无电磁搅拌的 中心偏析系数小对改善板坯的中心偏析是有效的． 2∙2 不同电磁搅拌工艺参数对板坯中心偏析的 影响 实验钢种为低碳微合金化钢通过改变拉速和 二冷段的电磁搅拌频率（2、5和8Hz）参数来分析 各种工艺条件下的铸坯中心偏析情况和铸坯厚度宽 面的等轴晶率．本次实验铸坯的等轴晶与柱状晶比 率是通过把铸坯低倍组织图片放大进行宏观测量 统 计 所 确 定 的． 中 心 偏 析 程 度 检 验 是 根 据 YB4002－91标准对照进行评级的［2］中心的宏观偏 析分为 A、B 和 C 三类：A 类中心偏析是铸坯低倍组 织上的偏析带是呈连续状分布B 类偏析的偏析带 则是呈断续状分布C 类中心偏析是铸坯低倍组织 上无明显的偏析带大小不同的偏析斑点不连续分 布．中心偏析 A、B 和 C 类的具体分级标准如表2 所示． 表2 中心偏析的分级标准 Table2 Rank standard of central segregation 级 别 偏析带厚度／mm A 类中心偏析 B 类中心偏析 C 类中心偏析 0∙5 ＜0∙5 ＜1∙0 硫斑厚＜0∙5；偏析带隐约可见 1∙0 0∙5～1∙5 1∙0～2∙0 硫斑厚＜1∙0；中心有偏析带 1∙5 1∙5～2∙5 2∙0～3∙0 硫斑厚＜1∙0硫斑长＜3∙0； 较明显偏析带 图5所示是板坯断面宽度为1450mm、拉速 1∙1m·min －1、电磁搅拌电流和频率分别为600A 和 8Hz 的低倍组织照片中心偏析为 B0∙5级．低倍组 织照片中柱状晶和等轴晶清晰可见也可以看到比 较明显的中心正偏析带和负偏析带． 图5 板坯低倍组织照片 Fig．5 Photograph of slab macrostructure 通过32块断面宽度为1450mm 铸坯的中心偏 析检验评级以及等轴晶率的测定得出了电磁搅拌 ·584· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第6期 刘洋等：二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 .585 频率与中心偏析级别和等轴晶率的影响关系，如 成正比关系[8]，此时实验的电磁搅拌电流是不变 图6所示.在二冷区电磁搅拌电流固定的情况下， 的，也就是说电磁搅拌频率为8业时搅拌强度要大 无论拉速是1.1mmin还是1.2mmin,电磁搅 于5z和2z的搅拌强度，电磁搅拌力的穿透深 拌频率对中心偏析几乎没有影响，偏析程度基本保 度与频率的平方根成反比关系[]，2出的搅拌频率 持在B0.5级，电磁搅拌频率对板坯等轴晶比率有 相比5H五和8出而言具有更深的穿透深度.电磁 一定影响，在两种拉速的条件下，电磁搅拌频率5h 搅拌强度和穿透深度耦合在一起共同影响着铸坯等 时得到了相对最大的等轴晶率12.9%和11.8%， 轴晶率的大小，作用机理和形式是相当复杂的，比 2z的搅拌频率下铸坯等轴晶率尽管比5Hz的时候 较本次实验的三种电磁搅拌频率参数，5h的搅拌 要小，但比8搅拌频率得到的比率大，实验结果 频率得到最大的等轴晶率，也许是因为平衡并综合 表明，无论采用何种二冷段电磁搅拌频率参数中心 了搅拌强度和穿透深度共同作用的结果， 偏析级别基本保持不变，而等轴晶比率随着电磁搅 拌频率的改变有5%左右的变化，减轻连铸板坯中 3结论 心偏析的有效措施是减小由钢水静压力引起的板坯 (1)单独使用二冷区电磁搅拌工艺对改善连铸 鼓肚和增加等轴晶组织[3] 板坯的中心偏析是有效的，对比不采用此工艺的连 15 1.5 铸板坯，C、P和Mn元素的中心偏析系数有较大程 意拉速l,1mmin 13 o-拉速12mmin 劝 度的降低， 1.0 11 (2)二冷区电磁搅拌频率2五、5h和8z对 板坯中心宏观偏析的程度无明显影响，基本都保持 0.5 在偏析B0.5级；对板坯厚度宽面的等轴晶率有影 响，其中5Hh时等轴晶率最大， 6 8 二冷段电磁搅拌频率Hz 参考文献 图6二冷段电磁搅拌频率对板坯中心偏析和等轴晶率的影响 [1]Pochmarski L.Abendstein K,Polanschutz W.Electromagnetic Fig.6 Effect of electromagnetic stirring frequency at secondary strand stirring of CC billets.Steel Times,1985,213(11):504 [2]陈训浩。中心偏析原因、危害、评定及预防（上）·冶金标准化 cooling area on the centerline segregation and equiaxed crystal ratio 与质量，1998(4)：12 Kar Heinz.教授闺研究认为，铸机导辊的质量 [3]渡部忠男，山下干夫，芳山纯一朗，等.久连续铸铸造又ラ了 和铸机工作状况对板坯中心偏析的影响要大于电磁 (仁分石凝固末期溶钢流动上中心偏析.住友金属，1993,6 (45):26 搅拌对中心偏析的影响，当铸机设备状态欠佳时，无 [4]Gerdom K H.Kaiser HP,Weber L.et al.Elektromagnetisches 论有无电磁搅拌，偏析指数都有增加可.板坯的鼓 ruhren im sekundarkuhl-bereich von brammen stranggieBanlagen. 肚主要是由于铸机开口度精度不够以及铸坯厚度不 Stahl Eisen,1984,104(9):435 足引起的，电磁搅拌对中心偏析的影响主要是通过 [5]Irving W R.Perkins A,Brook M G.Effect of chemical.opera- 提高铸坯等轴晶比率来实现的，而铸坯的等轴晶比 tional,and engineering factors on segregation in continuously cast 率对改善铸坯的中心偏析起到促进作用[们]，Birat slabs.Ironmaking Steelmaking,1984,11(3):152 [6们]薛正良，李正邦，张家雯，高碳钢连铸方坯中心偏析，炼钢 等人[门认为，仅仅简单地扩大等轴区对改善铸坯中 2000,16(9):56 心偏析效果很有限.本实验结果显示，各种工况生 [7]Birat JP.对凝固区间大的钢的连铸及电磁搅拌∥陈增琪，译. 产的铸坯的等轴晶率范围在8.5%~13%，此范围 电磁搅拌译文集.北京：中国金属学会连续铸钢学会，1988： 的等轴晶率对铸坯中心宏观偏析几乎无影响. 149 [8]张宏丽，王恩刚，贾光霖，等.搅拌提高铸坯等轴晶比例的数 本次实验得到的另外结果是二冷段电磁搅拌频 值模拟.东北大学学报：自然科学版，2001,22(5)：535 率为5z时等轴晶比率要略优于2伍和8k的工 [9]Mulcahy J A.Beitelman L.Rotary electromagnetic stirring for 况，这是因为影响铸坯等轴晶率的因素主要是电磁 continuous casting of billets and blooms.Iron Steel Eng.1984. 搅拌的搅拌强度和搅拌的穿透深度，电磁搅拌器的 61(6):49 最大搅拌强度与电磁搅拌频率的平方根和搅拌电流 (下转第590页)
频率与中心偏析级别和等轴晶率的影响关系如 图6所示．在二冷区电磁搅拌电流固定的情况下 无论拉速是1∙1m·min －1还是1∙2m·min －1电磁搅 拌频率对中心偏析几乎没有影响偏析程度基本保 持在 B0∙5级．电磁搅拌频率对板坯等轴晶比率有 一定影响在两种拉速的条件下电磁搅拌频率5Hz 时得到了相对最大的等轴晶率12∙9％和11∙8％ 2Hz的搅拌频率下铸坯等轴晶率尽管比5Hz 的时候 要小但比8Hz 搅拌频率得到的比率大．实验结果 表明无论采用何种二冷段电磁搅拌频率参数中心 偏析级别基本保持不变而等轴晶比率随着电磁搅 拌频率的改变有5％左右的变化．减轻连铸板坯中 心偏析的有效措施是减小由钢水静压力引起的板坯 鼓肚和增加等轴晶组织［3］． 图6 二冷段电磁搅拌频率对板坯中心偏析和等轴晶率的影响 Fig．6 Effect of electromagnetic stirring frequency at secondary cooling area on the centerline segregation and equiaxed crystal ratio Kar－Heinz 教授［4］ 研究认为铸机导辊的质量 和铸机工作状况对板坯中心偏析的影响要大于电磁 搅拌对中心偏析的影响当铸机设备状态欠佳时无 论有无电磁搅拌偏析指数都有增加［5］．板坯的鼓 肚主要是由于铸机开口度精度不够以及铸坯厚度不 足引起的电磁搅拌对中心偏析的影响主要是通过 提高铸坯等轴晶比率来实现的而铸坯的等轴晶比 率对改善铸坯的中心偏析起到促进作用［6］．Birat 等人［7］认为仅仅简单地扩大等轴区对改善铸坯中 心偏析效果很有限．本实验结果显示各种工况生 产的铸坯的等轴晶率范围在8∙5％～13％此范围 的等轴晶率对铸坯中心宏观偏析几乎无影响． 本次实验得到的另外结果是二冷段电磁搅拌频 率为5Hz 时等轴晶比率要略优于2Hz 和8Hz 的工 况．这是因为影响铸坯等轴晶率的因素主要是电磁 搅拌的搅拌强度和搅拌的穿透深度电磁搅拌器的 最大搅拌强度与电磁搅拌频率的平方根和搅拌电流 成正比关系［8］此时实验的电磁搅拌电流是不变 的也就是说电磁搅拌频率为8Hz 时搅拌强度要大 于5Hz 和2Hz 的搅拌强度．电磁搅拌力的穿透深 度与频率的平方根成反比关系［9］2Hz 的搅拌频率 相比5Hz 和8Hz 而言具有更深的穿透深度．电磁 搅拌强度和穿透深度耦合在一起共同影响着铸坯等 轴晶率的大小作用机理和形式是相当复杂的．比 较本次实验的三种电磁搅拌频率参数5Hz 的搅拌 频率得到最大的等轴晶率也许是因为平衡并综合 了搅拌强度和穿透深度共同作用的结果． 3 结论 （1） 单独使用二冷区电磁搅拌工艺对改善连铸 板坯的中心偏析是有效的对比不采用此工艺的连 铸板坯C、P 和 Mn 元素的中心偏析系数有较大程 度的降低． （2） 二冷区电磁搅拌频率2Hz、5Hz 和8Hz 对 板坯中心宏观偏析的程度无明显影响基本都保持 在偏析 B0∙5级；对板坯厚度宽面的等轴晶率有影 响其中5Hz 时等轴晶率最大． 参 考 文 献 ［1］ Pochmarski LAbendstein KPolanschutz W．Electromagnetic strand stirring of CC billets．Steel Times1985213（11）：504 ［2］ 陈训浩．中心偏析原因、危害、评定及预防（上）．冶金标准化 与质量1998（4）：12 ［3］ 渡部忠男山下干夫芳山纯一朗等．久连续铸铸造スラブ における凝固末期溶钢流动と中心偏析．住友金属19936 （45）：26 ［4］ Gerdom K HKaiser H PWeber Let al．Elektromagnetisches rühren im sekundärküh-l bereich von brammen strаnggieваnlagen． Stahl Eisen1984104（9）：435 ［5］ Irving W RPerkins ABrook M G．Effect of chemicaloperationaland engineering factors on segregation in continuously cast slabs．Ironmaking Steelmaking198411（3）：152 ［6］ 薛正良李正邦张家雯．高碳钢连铸方坯中心偏析．炼钢 200016（9）：56 ［7］ Birat J P．对凝固区间大的钢的连铸及电磁搅拌∥陈增琪译． 电磁搅拌译文集．北京：中国金属学会连续铸钢学会1988： 149 ［8］ 张宏丽王恩刚贾光霖等．搅拌提高铸坯等轴晶比例的数 值模拟．东北大学学报：自然科学版200122（5）：535 ［9］ Mulcahy J ABeitelman L．Rotary electromagnetic stirring for continuous casting of billets and blooms．Iron Steel Eng1984 61（6）：49 （下转第590页） 第6期 刘 洋等： 二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响 ·585·
.590 北京科技大学学报 第29卷 Effect of Nb on deformation enhanced ferrite transformation in low carbon steel GUO Shouzhen,YANG Wangyue),CHEN Guoan,SUN Zuqing2) 1)Materials Science and Engineering School.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACI The microstructure evolutions during deformation enhanced transformation of undercooled austen- ite of Nb microalloyed steel and low carbon steel with the similar contents of C and Mn were investigated by hot compression simulation experiment.The effect of Nb on the deformation -enhanced ferrite transformation was studied,and the transformation kinetics was analyzed.The results show that Nb(CN)precipitation promotes ferrite nucleation significantly before deformation enhanced ferrite transformation.Ultra fine ferrite with a grain size of about 1.9Im is formed in Nb-microalloyed steel during deformation of undercooled austenite between A3-A,3.Deformation-enhanced transformation is the dominated process in the early stage of deformation:as ferrite transformation accomplished,the ferrite grain size of Nb microalloyed steel is smaller than that of low carbon steel. KEY WORDS Nb-microalloyed steel;deformation-enhanced transformation:transformation kinetics:Nb(CN) precipitation (上接第585页) Effect of electromagnetic stirring at secondary cooling area on central segregation of a continuously cast slab LIU Yang:WANG Xinhua Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACI Using layer-by-layer shave steel scrap,the effect of electromagnetic stirring frequency parameter at secondary cooling area on the central segregation and equiaxed crystal ratio of a 1450mmX230mm slab was investigated by chemical analysis and macrostructure.On the basis of data analysis,three conclusions are draw n: (1)the central segregation is obviously improved when electromagnetic stirring is applied at secondary cooling area,and the positive segregation coefficients of C.P and Mn are lower than those of no electromagnetic stir- ring:(2)the level of central segregation is all B0.5 when the electromagnetic stirring frequencies are 2,5 and 8 Hz;and(3)electromagnetic stirring frequency has slight influence on the central equiaxed crystal ratio,and the largest equiaxed crystal ratio appeased in the case of 5 Hz frequency. KEY WORDS continuously cast slab;electromagnetic stirring:central segregation;equiaxed crystal ratio
Effect of Nb on deformation-enhanced ferrite transformation in low carbon steel GUO Shouz hen 1）Y A NG Wangyue 1）CHEN Guoan 1）SUN Zuqing 2） 1） Materials Science and Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） State Key Laboratory for Advanced Metals and MaterialsUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT The microstructure evolutions during deformation-enhanced transformation of undercooled austenite of Nb-microalloyed steel and low carbon steel with the similar contents of C and Mn were investigated by hot compression simulation experiment．The effect of Nb on the deformation-enhanced ferrite transformation was studiedand the transformation kinetics was analyzed．The results show that Nb（CN） precipitation promotes ferrite nucleation significantly before deformation-enhanced ferrite transformation．Ultra-fine ferrite with a grain size of about 1∙9μm is formed in Nb-microalloyed steel during deformation of undercooled austenite between A3—A r3．Deformation-enhanced transformation is the dominated process in the early stage of deformation；as ferrite transformation accomplishedthe ferrite grain size of Nb-microalloyed steel is smaller than that of low carbon steel． KEY WORDS Nb-microalloyed steel；deformation-enhanced transformation；transformation kinetics；Nb（CN） precipitation （上接第585页） Effect of electromagnetic stirring at secondary cooling area on central segregation of a continuously cast slab LIU Y angWA NG Xinhua Metallurgical and Ecological Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT Using layer-by-layer shave steel scrapthe effect of electromagnetic stirring frequency parameter at secondary cooling area on the central segregation and equiaxed crystal ratio of a1450mm×230mm slab was investigated by chemical analysis and macrostructure．On the basis of data analysisthree conclusions are drawn： （1） the central segregation is obviously improved when electromagnetic stirring is applied at secondary cooling areaand the positive segregation coefficients of CP and Mn are lower than those of no electromagnetic stirring；（2） the level of central segregation is all B0∙5when the electromagnetic stirring frequencies are25and8 Hz；and （3） electromagnetic stirring frequency has slight influence on the central equiaxed crystal ratioand the largest equiaxed crystal ratio appeased in the case of 5Hz frequency． KEY WORDS continuously cast slab；electromagnetic stirring；central segregation；equiaxed crystal ratio ·590· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷