·1028+ 北京科技大学学报 第36卷 固分数达到f.=0.86时液相中氮化钛开始析出. -15 液相析出区 实际钢液凝固时需要一定的过冷度，计算得不 同的过冷度条件下凝固前沿液相平衡浓度积曲线， -2.0 固相析出区 如图3.图3表明，TN的开始析出点受过冷度的影 响，过冷度越大液相中TN析出得越早，但TN从形 -2.5 固液界面析出区 核到析出也需要一定的过饱和度.综合钢液凝固过 -3.0 冷度和TN析出过饱和度的需要，IF钢凝固前沿液 相中开始析出TN的时刻应在凝固分数f,=0.86 -3.5 附近 凝固过程TN在固相中的浓度积公式为 -4.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1gKi=lg([%T]s[%N)=-8000 +0.32. 图5凝固过程中TN析出不同阶段划分 (18) Fig.5 Different stages of TiN precipitation in the solidification 凝固前沿固相中实际氮、钛浓度积Q、可表 process 示为： QiN=[%Ti]s[%N]、 (19) 锭微区的组元偏析，如柱状晶间偏析、枝晶间偏析及 依据式(18)和式(19)计算得F钢凝固过程中 等轴晶间等显微偏析，因此上述所得TN析出规律 只适宜于分析F钢连铸坯局部区域TN析出.结 lgK、-人与gQ-天的关系如图4所示.图4表明 f=0.64时，凝固前沿固相中浓度积满足TN的析 合F钢连铸坯冷却和偏析状况可以推断：在铸坯凝 出条件.因此在f>0.64以后凝固前沿固相中开始 固初期，即铸坯表层中，由于凝固速度较快，显微偏 析出TiN 析得到很好控制，TN只能在低温固相中析出，因此 TN析出物尺寸细小；在铸坯中间部位，即柱状晶区 -2.5 域，显微偏析较为严重，TN析出时机较早，析出温 ·凝固前沿固相中实际浓度积 度较高，因此TN析出物尺寸较大，当显微偏析较为 -3.0 一凝固前沿固相中平衡浓度积 严重时，TN可在凝固前沿液相中生成，尺寸将更 -3.5 大；在铸坯中心，由于等轴晶的形成，显微偏析程度 降低，TN析出时机有所推迟，TN尺寸会有所减小. 4.0 2铸坯中TN析出物分析 2.1实验方法 0.2 0.4 0.6 0.8 为进一步研究铸坯凝固过程中TN的析出规 律，实验研究了现实生产中F铸坯表层到中心不同 图4gK-人与gQ-人的关系图 位置处TiN分布.实验选取涟钢生产的230mm厚 Fig.4 Relationships of lgKi -fs and lgonN-fs 度F钢连铸坯为研究对象.铸坯成分（质量分数） 根据上述分析，F钢凝固过程中TN析出分为 为：C0.0026%,Si0.006%,Mn0.11%,P 三种情况，如图5所示.人<0.64时，凝固前沿固液 0.0121%,S0.0060%,Als0.0263%,Ti0.054%,N 相中T]、N]浓度积小于平衡浓度积，没有TN的 0.0021%,T[0]0.0032%,与上面理论分析钢种成 析出，钢液凝固之后，温度降低固相中溶度积满足析 分接近. 出条件，TiN在固相中析出：0.64<天<0.86时，凝 采用阶梯密集取样，如图6所示.从内弧表面 固前沿固相中T]、N]浓度积满足析出TN的条 到30mm厚度位置每隔2mm切取金相样一个，共 件，TN开始在凝固前沿固相中析出，但液相中无 15个试样；在距表面30~80mm位置每隔5mm切 TN析出：当f天>0.86时，凝固前沿液相中T]、 取金相样一个，共10个试样；在距表面80~130mm N]浓度积也满足析出条件，开始析出TN,此时固 位置，每隔15mm切取金相样一个，共3个试样；总 相和液相中同时析出TN. 计28个试样. Scheil方程研究的对象为钢液凝固时铸坯或铸 实验采用扫描电子显微镜，在800倍下，连续观北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 固分数达到 fs = 0. 86 时液相中氮化钛开始析出． 实际钢液凝固时需要一定的过冷度，计算得不 同的过冷度条件下凝固前沿液相平衡浓度积曲线， 如图 3． 图 3 表明，TiN 的开始析出点受过冷度的影 响，过冷度越大液相中 TiN 析出得越早，但 TiN 从形 核到析出也需要一定的过饱和度． 综合钢液凝固过 冷度和 TiN 析出过饱和度的需要，IF 钢凝固前沿液 相中开始析出 TiN 的时刻应在凝固分数 fs = 0. 86 附近． 凝固过程 TiN 在固相中的浓度积公式［11］为 lgKS TiN = lg( ［% Ti］S ［% N］S ) = － 8000 T + 0. 32． ( 18) 凝固前沿固相中实际氮、钛 浓 度 积 QS TiN 可表 示为: QS TiN =［% Ti］S ［% N］S ． ( 19) 依据式( 18) 和式( 19) 计算得 IF 钢凝固过程中 lgKS TiN － fS与 lgQS TiN － fS的关系如图 4 所示． 图 4 表明 fS = 0. 64 时，凝固前沿固相中浓度积满足 TiN 的析 出条件． 因此在 fS ＞ 0. 64 以后凝固前沿固相中开始 析出 TiN． 图 4 lgKS TiN － fS与 lgQS TiN － fS的关系图 Fig． 4 Ｒelationships of lgKS TiN － fS and lgQS TiN － fS 根据上述分析，IF 钢凝固过程中 TiN 析出分为 三种情况，如图 5 所示． fS ＜ 0. 64 时，凝固前沿固液 相中［Ti］、［N］浓度积小于平衡浓度积，没有 TiN 的 析出，钢液凝固之后，温度降低固相中溶度积满足析 出条件，TiN 在固相中析出; 0. 64 ＜ fS ＜ 0. 86 时，凝 固前沿固相中［Ti］、［N］浓度积满足析出 TiN 的条 件，TiN 开始在凝固前沿固相中析出，但液相中无 TiN 析出; 当 fS ＞ 0. 86 时，凝固前沿液相中［Ti］、 ［N］浓度积也满足析出条件，开始析出 TiN，此时固 相和液相中同时析出 TiN． Scheil 方程研究的对象为钢液凝固时铸坯或铸 图 5 凝固过程中 TiN 析出不同阶段划分 Fig． 5 Different stages of TiN precipitation in the solidification process 锭微区的组元偏析，如柱状晶间偏析、枝晶间偏析及 等轴晶间等显微偏析，因此上述所得 TiN 析出规律 只适宜于分析 IF 钢连铸坯局部区域 TiN 析出． 结 合 IF 钢连铸坯冷却和偏析状况可以推断: 在铸坯凝 固初期，即铸坯表层中，由于凝固速度较快，显微偏 析得到很好控制，TiN 只能在低温固相中析出，因此 TiN 析出物尺寸细小; 在铸坯中间部位，即柱状晶区 域，显微偏析较为严重，TiN 析出时机较早，析出温 度较高，因此 TiN 析出物尺寸较大，当显微偏析较为 严重时，TiN 可在凝固前沿液相中生成，尺寸将更 大; 在铸坯中心，由于等轴晶的形成，显微偏析程度 降低，TiN 析出时机有所推迟，TiN 尺寸会有所减小． 2 铸坯中 TiN 析出物分析 2. 1 实验方法 为进一步研究铸坯凝固过程中 TiN 的析出规 律，实验研究了现实生产中 IF 铸坯表层到中心不同 位置处 TiN 分布． 实验选取涟钢生产的 230 mm 厚 度 IF 钢连铸坯为研究对象． 铸坯成分( 质量分数) 为: C 0. 0026% ，Si 0. 006% ，Mn 0. 11% ，P 0. 0121% ，S 0. 0060% ，Als 0. 0263% ，Ti 0. 054% ，N 0. 0021% ，T［O］0. 0032% ，与上面理论分析钢种成 分接近． 采用阶梯密集取样，如图 6 所示． 从内弧表面 到 30 mm 厚度位置每隔 2 mm 切取金相样一个，共 15 个试样; 在距表面 30 ～ 80 mm 位置每隔 5 mm 切 取金相样一个，共 10 个试样; 在距表面 80 ～ 130 mm 位置，每隔 15 mm 切取金相样一个，共 3 个试样; 总 计 28 个试样． 实验采用扫描电子显微镜，在 800 倍下，连续观 · 8201 ·