D0I:10.13374/i.issnl00113.2007.0L.006 第29卷第1期 北京科技大学学报 Vol.29 No.1 2007年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2007 高碳钢小方坯的一次枝晶臂间距的影响因素 冯军陈伟庆 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要高碳钢小方坯显微凝固组织的研究表明：一次枝晶臂在凝固过程中不断粗化变短：碳含量高，容易形成长宽比小的 一次枝晶，并且一次枝晶臂间距增宽，容易形成粗大的柱状晶组织；过热度高，易形成粗大的一次枝晶，一次枝晶臂间距增宽： 拉速慢，容易形成细长的一次枝晶，一次枝晶臂间距减少：二次冷却水流量比增加，易形成细长的一次枝晶，一次枝晶臂间距 降低·结晶器电磁搅拌可显著降低一次枝晶臂长宽比，并减小一次枝晶臂间距：搅拌电流增加，则一次枝晶臂间距减小效果更 明显。 关键词高碳钢：小方坯；连铸：枝晶臂间距：凝固组织 分类号TF777.3:TG244.3 钢在连铸过程中通常以枝晶方式进行凝固，采 75mm,取样位置如图1所示，将试样打磨、抛光成 用一次、二次或高次枝晶间距来衡量凝固条件对凝 镜面，再用加热的饱和苦味酸溶液腐蚀后显形)， 固组织的影响，是一种既方便又广泛使用的办 在低倍显微镜观察A,B,C,D四点的显微结构并照 法山.一般情况下，枝晶间距是指枝间的垂直距离。 相(A,B,C,D四点距离铸坯边缘分别为16,29,46， 一次枝晶的生长方式和枝晶间距)决定着凝固组 64mm),高碳钢小方坯不同位置的枝晶组织如图2 织的致密程度和宏观低倍组织（柱状晶和等轴晶）形 所示(D点位置主要是等轴晶结构，未统计枝晶间 态，树枝晶的大小和形态对金属性能有很大影响， 距)，对照比例尺测量一次枝晶臂的长和宽以及一次 其中枝晶间距的大小与组织中的显微偏析、夹杂物 枝晶臂间距可].分别在A,B,C,D四点附近的小区 形成、微裂纹与缩松的产生都有密切关系)，本文 64 研究了连铸工艺参数对一次枝晶臂间距(PDAS)的 46 29 影响 1生产条件和实验方法 高碳钢的生产工艺：100t电弧炉→LF炉→ 150mm2小方坯连铸机；连铸机采用外置式结晶器 电磁搅拌.主要生产钢种有60,65和70钢 图1高碳钢小方坯取样位置 根据小方坯横断面的几何对称形状，在 Fig.I Specimen geometry of CC billets 150mm高碳钢小方坯横断面上截取试样20mm× (a) d1 mm 图2距离铸坯边缘不同距离上的枝晶组织，(a)16mm:(b)29mm:(c)46mm:(d)64mm的枝晶组织 Fig.2 Dendritic structures at different distances to the edge of billets:(a)16mm:(b)29mm:(c)46mm:(d)64mm 收稿日期：2005-10-11修回日期：2006-06-23 域内统计40个左右的一次枝晶臂间距取平均值，作 作者简介：冯军(1969一)，男，博士研究生：陈伟庆(1951一)，男， 为此区域的一次枝晶臂间距入· 教授，博士生导师高碳钢小方坯的一次枝晶臂间距的影响因素 冯 军 陈伟庆 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 高碳钢小方坯显微凝固组织的研究表明：一次枝晶臂在凝固过程中不断粗化变短；碳含量高‚容易形成长宽比小的 一次枝晶‚并且一次枝晶臂间距增宽‚容易形成粗大的柱状晶组织；过热度高‚易形成粗大的一次枝晶‚一次枝晶臂间距增宽； 拉速慢‚容易形成细长的一次枝晶‚一次枝晶臂间距减少；二次冷却水流量比增加‚易形成细长的一次枝晶‚一次枝晶臂间距 降低．结晶器电磁搅拌可显著降低一次枝晶臂长宽比‚并减小一次枝晶臂间距；搅拌电流增加‚则一次枝晶臂间距减小效果更 明显． 关键词 高碳钢；小方坯；连铸；枝晶臂间距；凝固组织 分类号 TF777∙3；TG244∙3 收稿日期：20051011 修回日期：20060623 作者简介：冯 军（1969—）‚男‚博士研究生；陈伟庆（1951—）‚男‚ 教授‚博士生导师 钢在连铸过程中通常以枝晶方式进行凝固‚采 用一次、二次或高次枝晶间距来衡量凝固条件对凝 固组织的影响‚是一种既方便又广泛使用的办 法［1］．一般情况下‚枝晶间距是指枝间的垂直距离． 一次枝晶的生长方式和枝晶间距［2］ 决定着凝固组 织的致密程度和宏观低倍组织（柱状晶和等轴晶）形 态．树枝晶的大小和形态对金属性能有很大影响‚ 其中枝晶间距的大小与组织中的显微偏析、夹杂物 形成、微裂纹与缩松的产生都有密切关系［3］．本文 研究了连铸工艺参数对一次枝晶臂间距（PDAS）的 影响． 1 生产条件和实验方法 高碳钢的生产工艺：100t 电弧炉→LF 炉→ 150mm 2小方坯连铸机；连铸机采用外置式结晶器 电磁搅拌．主要生产钢种有60＃‚65＃和70＃钢． 根据 小 方 坯 横 断 面 的 几 何 对 称 形 状‚在 150mm 2高碳钢小方坯横断面上截取试样20mm× 75mm‚取样位置如图1所示．将试样打磨、抛光成 镜面‚再用加热的饱和苦味酸溶液腐蚀后显形［4］． 在低倍显微镜观察 A‚B‚C‚D 四点的显微结构并照 相（A‚B‚C‚D 四点距离铸坯边缘分别为16‚29‚46‚ 64mm）．高碳钢小方坯不同位置的枝晶组织如图2 所示（D 点位置主要是等轴晶结构‚未统计枝晶间 距）‚对照比例尺测量一次枝晶臂的长和宽以及一次 枝晶臂间距［5］．分别在 A‚B‚C‚D 四点附近的小区 图1 高碳钢小方坯取样位置 Fig．1 Specimen geometry of CC billets 图2 距离铸坯边缘不同距离上的枝晶组织．（a）16mm；（b）29mm；（c）46mm；（d）64mm 的枝晶组织 Fig．2 Dendritic structures at different distances to the edge of billets： （a）16mm；（b）29mm；（c）46mm；（d）64mm 域内统计40个左右的一次枝晶臂间距取平均值‚作 为此区域的一次枝晶臂间距 λ1． 第29卷 第1期 2007年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．1 Jan．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．01．006