夏勇等：胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织 191· 的连铸坯中心缩孔1.0级、气体质量分数小于2× 为了揭示大方坯铸态组织特征和成分偏析状 10,均满足标准及后续热轧棒材探伤要求 况，锯切厚度30mm的铸坯横断面试样.低倍试样 表1大方坯连铸机及生产工艺基本参数 观察面经铣床加工至表面粗糙度不大于1.6um后 Table I Bloom continuous casting machine and its basic production 用酒精清洗吹干，然后依据GBT226低倍缺陷酸 parameters 蚀方法的热酸法，将试样加工面浸入用水浴加热 Continuous casting machine parameters Value 至60~80℃的酸蚀液中.浸蚀约15min后取出试 Number of castings three streams 样用清水冲洗吹干拍摄.关于铸坯碳、硫等元素 Cross section 250mm×280mm 偏析信息，如图1所示，沿用该低倍切片试样，用 Radius of continuous caster 11m 直径5mm合金钢钻头在铸坯横截面厚度方向取 Mould length 780mm 钻屑样，利用碳硫分析仪测定，此外，在试样自表 Maximum metallurgical length 23m 至中心的激冷层、柱状晶区、中心疏松区切取10mm× Nozzle type Immersion straight-through l0mm×7mm的金相试样进行铸态枝晶形貌观察. Middle-electromagnetic stirring(M-EMS) 500A,3Hz 金相样经过粗磨、细磨、抛光后，进行枝晶浸蚀， First-electromagnetic stirring(F-EMS) 530A,8Hz 其中腐蚀试剂选用苦味酸6g+洗涤剂4mL+H20 Water flow rate at the mold 2750 L'min 500mL的75℃恒温溶液.采用电子显微镜进行 Superheat 11K-24K 显微组织观察，用图像分析处理软件ImageJ测量 Casting speed 0.75 m-min 枝晶偏转角度，并通过EDS对不同晶区试样进行 Second cooling specific water 0.224Lkg1 Mn、Mo、Si等其他合金元素的线扫描分析. Chill layer 1.5 Columnar dendrite regior 1-6 Mixed dendrite zone 1-7 Equiaxed dendrite zone 1-8 123456789012340-0 Sampling 2-1 2-2 2-3 2-4 2.5 Drill cuttings 280mm 困1铸坯横截面品区特征及钻屑与金相试样切取示意图 Fig.I Schematic of the as-cast bloom structure and sampling for chemistry and metallographic analysis 2实验结果分析讨论 求.然而，在距离铸坯四面表皮下15~20mm处发 现有明显的皮下白亮带组织，如图2(c)所示.这种 2.1铸坯低倍形貌 白亮带一般与结晶器搅拌强度过大有关，为偏离 铸坯横截面酸浸后低倍形貌如图2所示.可 共析点的溶质贫乏负偏析组织、也将成为后续轧 见，当前连铸工艺条件下，大方坯中心缩孔级别不 材当地铁素体比例超标的主要原因.在负偏析带 超过1.0级，能得到较好的控制并满足后续轧制要 与中心疏松区之间为粗大的柱状晶区，如图2(b)的连铸坯中心缩孔 1.0 级、气体质量分数小于 2× 10−6，均满足标准及后续热轧棒材探伤要求. 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 Continuous casting machine parameters Value Number of castings three streams Cross section 250 mm × 280 mm Radius of continuous caster 11 m Mould length 780 mm Maximum metallurgical length 23 m Nozzle type Immersion straight-through Middle- electromagnetic stirring（M-EMS） 500 A, 3 Hz First-electromagnetic stirring（F-EMS） 530 A, 8 Hz Water flow rate at the mold 2750 L·min−1 Superheat 11 K–24 K Casting speed 0.75 m·min−1 Second cooling specific water 0.224 L·kg−1 为了揭示大方坯铸态组织特征和成分偏析状 况，锯切厚度 30 mm 的铸坯横断面试样. 低倍试样 观察面经铣床加工至表面粗糙度不大于 1.6 μm 后 用酒精清洗吹干，然后依据 GB/T226 低倍缺陷酸 蚀方法的热酸法，将试样加工面浸入用水浴加热 至 60～80 ℃ 的酸蚀液中. 浸蚀约 15 min 后取出试 样用清水冲洗吹干拍摄. 关于铸坯碳、硫等元素 偏析信息，如图 1 所示，沿用该低倍切片试样，用 直径 5 mm 合金钢钻头在铸坯横截面厚度方向取 钻屑样，利用碳硫分析仪测定. 此外，在试样自表 至中心的激冷层、柱状晶区、中心疏松区切取 10 mm× 10 mm×7 mm 的金相试样进行铸态枝晶形貌观察. 金相样经过粗磨、细磨、抛光后，进行枝晶浸蚀， 其中腐蚀试剂选用苦味酸 6 g+洗涤剂 4 mL+H2O 500 mL 的 75 ℃ 恒温溶液. 采用电子显微镜进行 显微组织观察，用图像分析处理软件 ImageJ 测量 枝晶偏转角度，并通过 EDS 对不同晶区试样进行 Mn、Mo、Si 等其他合金元素的线扫描分析. 1 2 3 4 5 Sampling Chill layer Columnar dendrite region Mixed dendrite zone Equiaxed dendrite zone Drill cuttings 280 mm 250 mm 30 mm 6 7 8 9 10 10 mm×10 mm×7 mm 11 12 13 14 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 2-1 0-0 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 图 1    铸坯横截面晶区特征及钻屑与金相试样切取示意图 Fig.1    Schematic of the as-cast bloom structure and sampling for chemistry and metallographic analysis 2    实验结果分析讨论 2.1    铸坯低倍形貌 铸坯横截面酸浸后低倍形貌如图 2 所示. 可 见，当前连铸工艺条件下，大方坯中心缩孔级别不 超过 1.0 级，能得到较好的控制并满足后续轧制要 求. 然而，在距离铸坯四面表皮下 15～20 mm 处发 现有明显的皮下白亮带组织，如图 2（c）所示. 这种 白亮带一般与结晶器搅拌强度过大有关，为偏离 共析点的溶质贫乏负偏析组织、也将成为后续轧 材当地铁素体比例超标的主要原因. 在负偏析带 与中心疏松区之间为粗大的柱状晶区，如图 2（b） 夏    勇等： 胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织 · 191 ·