孙彦辉等：连铸二冷区温度波动下的第二相粒子析出行为 91 二冷区内第二相粒子的析出行为，本文研究二冷区铸 库0，对实验钢的平衡析出相进行了计算，得出各平衡 坯表面温度波动对其析出的影响 析出相的析出规律和元素组成 1实验材料与方法 2实验结果及讨论 1.1实验材料 2.1铸坯表面温度变化 实验采用某钢厂生产的PQ700热轧高强钢铸坯， 图2为铸坯凝固过程中，铸坯表面，1/4处及中心 其化学成分如表1所示. 位置处的温度变化规律.由图可以看出，铸坯出结晶 表1P0700热轧高强钢的化学成分（质量分数） 器后，铸坯温度持续下降，其中铸坯中心温度、1/4位 Table 1 Chemical composition of PQ700 hot-rolled high strength steel 置温度及表面温度有所差异.在出结晶器时表面温度 有一个较大的下降过程，而1/4和中心位置并不明显， Si Mn P S Al Ti Nb 进入二冷区后，表面温度出现明显的温度反复波动，直 0.080.181.740.0150.0040.0350.030.037 至空冷区，表面温度开始缓慢降低.中心温度在凝固 初始基本不变，1/4位置温度缓慢下降，最终趋向一 1.2实验方法与工艺 致.二冷区表面温度的反复波动主要是由于喷嘴的分 热循环模拟实验用Gleeble--3500,在真空室内，将 布或漏水堵塞及不同的传热方式等因素，导致各个位 试样固定，以20℃·s1的速度加热至1350℃，保温5 置冷却强度不同，因而铸坯表面出现温度不均匀的现 min,目的是为了均匀温度和成分，使钢中的析出物溶 象严重影响相变及析出物的析出行为 解，然后以1℃·s的冷却速率冷却，回温速率为 1600 0.5℃·s,其目的是模拟二冷区的喷水冷却过程.△T 一中心 1500 一表面 为25、50和75℃三个温度，当△T为25℃时，冷却50 1400 --14位置 s,回温50s:当△T为50℃时，冷却100s,回温100s,当 1300 △T为75℃时，冷却150s,回温150s.冷却至指定温度 1200 (1200,1100,1050,1000,950,900,850,800℃)保温2 期 1100 min后，进行拉伸试验，如图1所示，为保留高温下断 1000 口的形貌以及组织特征，在试样拉断后，迅速大量喷水 900 冷却. 800 70 0 1015202530354045 1350℃.5min 距弯月面距离m r0.5s 图2铸坯凝固过程不同位置温度变化 △T Fig.2 Change of temperatures at different locations during solidifica- 1/s tion 1200℃ 1100气： 1050℃ 2.2热循环模式下第二相粒子析出行为 1000℃ 连铸二冷区喷水不均匀和支撑辊交替冷却作用使 950℃ 900℃ 铸坯表层温度波动大.由于冷却的不均匀性，板坯表 850℃ 面局部温度下降到Ar以下(y→a),然后又回到Ar以 800℃ 上（αy),在整个二冷区不同冷却段的铸坯表层(0.3~ 0.18mm)产生多次y→a→y相变，进而影响析出相的 时间/s 析出. 图1热模拟实验示意图 Fig.1 Schematic diagram of thermal simulation experiment 图3为1000~1200℃热循环试样在不同热波动 (25、50和75℃)内拉伸试样断面析出物的尺寸对比. 利用分辨率为O.2nm的JEM型透射电镜(TEM) 从图3中可以看出，1200℃下，析出物呈链状析出，热 及能谱分析仪(EDS)观察不同温度波动幅度下，析出 振幅幅度为25℃时，试样析出物粒子尺寸大约200nm 物的成分形貌、数量及尺寸，每个试样观察不少于20 左右，随着热波动幅度的增大，试样的析出物尺寸明显 个视场，利用Image-一J图像处理软件对视场内的粒子 减小，这是由于支撑辊间距导致的铸坯表面不持续喷 进行统计分析. 水，铸坯表面出现温度的热波动，由此可见，起冷却作 采用Thermo--calc热力学计算软件及其铁基数据 用的喷雾水及辊间距离对析出物的尺寸是有影响的孙彦辉等: 连铸二冷区温度波动下的第二相粒子析出行为 二冷区内第二相粒子的析出行为，本文研究二冷区铸 坯表面温度波动对其析出的影响． 1 实验材料与方法 1. 1 实验材料 实验采用某钢厂生产的 PQ700 热轧高强钢铸坯， 其化学成分如表 1 所示． 表 1 PQ700 热轧高强钢的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of PQ700 hot-rolled high strength steel % C Si Mn P S Al Ti Nb 0. 08 0. 18 1. 74 0. 015 0. 004 0. 035 0. 03 0. 037 1. 2 实验方法与工艺 热循环模拟实验用 Gleeble--3500，在真空室内，将 试样固定，以 20 ℃·s － 1的速度加热至 1350 ℃，保温 5 min，目的是为了均匀温度和成分，使钢中的析出物溶 解，然后 以 1 ℃·s － 1 的冷 却 速 率 冷 却，回 温 速 率 为 0. 5 ℃·s － 1，其目的是模拟二冷区的喷水冷却过程． ΔT 为 25、50 和 75 ℃三个温度，当 ΔT 为 25 ℃ 时，冷却 50 s，回温 50 s; 当 ΔT 为 50 ℃时，冷却 100 s，回温 100 s，当 ΔT 为 75 ℃时，冷却 150 s，回温 150 s． 冷却至指定温度 ( 1200，1100，1050，1000，950，900，850，800 ℃ ) 保温 2 min 后，进行拉伸试验，如图 1 所示，为保留高温下断 口的形貌以及组织特征，在试样拉断后，迅速大量喷水 冷却． 图 1 热模拟实验示意图 Fig． 1 Schematic diagram of thermal simulation experiment 利用分辨率为 0. 2 nm 的 JEM 型透射电镜( TEM) 及能谱分析仪( EDS) 观察不同温度波动幅度下，析出 物的成分形貌、数量及尺寸，每个试样观察不少于 20 个视场，利用 Image--J 图像处理软件对视场内的粒子 进行统计分析． 采用 Thermo--calc 热力学计算软件及其铁基数据 库［4］，对实验钢的平衡析出相进行了计算，得出各平衡 析出相的析出规律和元素组成． 2 实验结果及讨论 2. 1 铸坯表面温度变化 图 2 为铸坯凝固过程中，铸坯表面，1 /4 处及中心 位置处的温度变化规律． 由图可以看出，铸坯出结晶 器后，铸坯温度持续下降，其中铸坯中心温度、1 /4 位 置温度及表面温度有所差异． 在出结晶器时表面温度 有一个较大的下降过程，而 1 /4 和中心位置并不明显， 进入二冷区后，表面温度出现明显的温度反复波动，直 至空冷区，表面温度开始缓慢降低． 中心温度在凝固 初始基本不变，1 /4 位置温度缓慢下降，最终趋向一 致． 二冷区表面温度的反复波动主要是由于喷嘴的分 布或漏水堵塞及不同的传热方式等因素，导致各个位 置冷却强度不同，因而铸坯表面出现温度不均匀的现 象严重影响相变及析出物的析出行为． 图 2 铸坯凝固过程不同位置温度变化 Fig． 2 Change of temperatures at different locations during solidifica￾tion 2. 2 热循环模式下第二相粒子析出行为 连铸二冷区喷水不均匀和支撑辊交替冷却作用使 铸坯表层温度波动大． 由于冷却的不均匀性，板坯表 面局部温度下降到 Ar3以下( γ→α) ，然后又回到 Ar3以 上( α→γ) ，在整个二冷区不同冷却段的铸坯表层( 0. 3 ～ 0. 18 mm) 产生多次 γ→α→γ 相变，进而影响析出相的 析出． 图 3 为 1000 ～ 1200 ℃ 热循环试样在不同热波动 ( 25、50 和 75 ℃ ) 内拉伸试样断面析出物的尺寸对比． 从图 3 中可以看出，1200 ℃ 下，析出物呈链状析出，热 振幅幅度为 25 ℃时，试样析出物粒子尺寸大约 200 nm 左右，随着热波动幅度的增大，试样的析出物尺寸明显 减小，这是由于支撑辊间距导致的铸坯表面不持续喷 水，铸坯表面出现温度的热波动，由此可见，起冷却作 用的喷雾水及辊间距离对析出物的尺寸是有影响的． · 19 ·