D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.02.005 第22卷第2期 北京科技大学学报 Vol.22 No.2 2000年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing ApE.2000 反向凝固1Cr18N9/15F复合铸带微观组织 特征和界面剪切强度 张建 王新华王万军张立君 许中波 北京科技大学治金学院，北京100083 摘要采用反向凝固法在实验室条件下研究奥氏体不锈钢复合带制取的工艺过程，通过对 复合铸带试样的金相和扫描电镜研究，发现了复合铸带由具有不同微观组织特征的3个区域 组成，即碳素钢母带区、不锈钢新相层和界面过渡区.复合铸带界面剪切强度试验的结果表明， 反向凝固奥氏体不锈钢复合铸带的界面结合性能完全达到国标的要求. 关键词反向凝固；复合薄带；奥氏体不锈钢；微观组织；界面剪切强度 分类号TF777 反向凝固薄带连铸技术的思想由德国的治 择18-8型奥氏体不锈钢作为新相层材料，将厚 金工作者于80代末首次提出，其工艺原理见文 度分别为1.2,2mm的15F热轧碳素结构钢薄 献[1]. 板裁成250mm×20mm的窄条用作母带.实验材 该工艺将一定厚度的热轧或冷轧钢带作为 料参数列入表1.实验前预先对母带进行碱洗、 母带，低温母带以一定速度由下而上穿过凝固 酸洗以及其他表面处理，实验过程中，在N2保 器中一定高度的钢液：钢液在低温母带的两个 护气氛下，将3kg典型奥氏体不锈钢1Cr18Ni9 表面凝固生长，形成新生相凝固层（简称新相 试料置于刚玉坩埚中，在功率为50kW碳管炉 层)：钢带离开凝固器钢液表面时，新相层和母 内加热熔化，实验装置如图1所示.碳管炉炉温 带牢固地结合在一起，形成数倍于原母带厚度 由WRe,-WRes热电偶测量，并通过可控硅温度 的铸带；刚刚离开凝固器的铸带表面还处于半 控制器进行调节：将PtRhio-Pt热电偶间断地插 凝固状态，置于凝固器上部的平整轧辊对此铸 入熔池钢液中直接测量钢液温度，以校正钢液 带进行平整初轧从而得到表面平整、厚度均匀 温度.钢液加热到预定的实验温度后，将预先制 的薄带.该工艺突破了传统的连铸和轧制模式， 备的母带从炉口上方插入坩埚熔池中，在一定 其原理简单，设计流程简洁紧凑，能耗和生产成 的浸渍时间后从熔池中取出，获得凝固铸带.将 本低，已受到广泛的重视.此外，采用反向凝固 铸带制成金相试样，采用金相、SEM方法分析复 连铸技术还可以方便、连续地生产经济型复合 合铸带的组织构成、微观组织特征，并在万能力 薄带，它有别于目前复合板带的主要生产方法 学性能试验机上进行复合铸带界面结合强度的 如热压轧制法、爆炸法、爆炸轧制法、焊接法及 测试. 浇铸轧制法等四，具有一定的工艺优势 表1实验材料基本参数 本文在试验研究的基础上对反向凝固复合 Table 1 Basic parameters of experiment materials 奥氏体不锈钢带的微观组织特征和界面结合性 长×宽×厚/ 能等进行了探讨. 材料 钢种 w,/% 4/℃。/℃ mm C0.15 1实验方案 母带 15F 250×20× Mn0.41 15211481 S0.027 (12,2) 以制备复合奥氏体不锈钢铸带为目的，选 C0.043 1999-09-20收稿张建，男，32岁，博士生 新相层1Cr18Ni9 Cr17.7 14401330 *国家自然科学基金资助课题(No.59634130) Ni9.39第 2 2 卷 第 2 期 2 0 0 0 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e rs ity o f S e i e n e e a n d Te e h n o l o gy B e ij i n g V b l . 22 N 0 . 2 A P r. 20 0 0 反 向凝 固 I C r1 8N i 9/ 1 5 F 复合铸带微观组织 特征 和界面剪切 强度 张 建 王新华 王 万 军 张立君 许 中波 北京科技大学冶金学院 , 北京 一0 0 0 83 摘 要 采用 反 向凝 固法 在实 验 室条件 下研 究 奥 氏 体不 锈钢 复合 带制 取 的工 艺过程 , 通过 对 复 合铸 带试 样的 金相 和扫 描 电镜研 究 , 发现 了 复合铸 带 由具有 不 同微 观组织 特 征的 3 个 区 域 组成 , 即碳 素钢 母带 区 、 不锈 钢新 相层 和界 面过渡 区 . 复 合铸 带界 面剪切 强度 试验 的结果表 明 , 反 向凝 固奥 氏体 不锈 钢 复合 铸带 的界 面结 合性 能完 全达 到 国标 的要求 . 关键 词 反 向凝 固 ; 复合 薄带 ; 奥 氏体 不锈 钢 ; 微 观 组织 ; 界 面剪 切强 度 分 类号 T F 7 7 7 反 向凝 固薄带连铸技术 的 思 想 由德 国 的冶 金 工 作者 于 80 代 末首次提 出 , 其 工 艺 原理见 文 献 [ l ] . 该工 艺 将 一 定 厚度 的热 轧 或冷轧钢带作为 母带 , 低温母 带 以一 定 速度 由下 而 上 穿过凝 固 器 中一 定 高度 的 钢 液 ; 钢液在 低温母 带的两 个 表面凝 固生 长 , 形成新 生 相凝 固 层 ( 简称 新相 层 ) ; 钢 带离 开 凝 固器钢 液表面 时 , 新相 层 和 母 带牢 固地 结合在 一 起 , 形成数 倍于 原母 带厚度 的铸 带 ; 刚刚离开 凝 固 器 的铸 带 表面 还 处 于 半 凝 固状 态 , 置 于 凝 固器 上部 的 平 整轧 辊对 此铸 带进行平 整初轧 从而 得 到表面平 整 、 厚 度均匀 的薄带 . 该 工 艺 突破 了传统 的连铸和 轧制模式 , 其原理简单 , 设 计流程简洁紧凑 , 能 耗和 生 产成 本低 , 已 受到 广 泛 的重 视 . 此外 , 采用 反 向凝 固 连铸技术 还可 以 方便 、 连续地 生 产经 济 型 复合 薄带 , 它有 别于 目前 复合板 带的主 要 生产 方法 如热压 轧制法 、 爆炸法 、 爆炸轧 制法 、 焊接 法及 浇铸轧制 法等 `2] , 具 有一 定 的 工 艺 优 势 . 本文在试 验研 究 的基础上对 反 向凝 固复合 奥 氏体不 锈钢 带 的微观 组织特 征 和 界面结合性 能等进行 了探 讨 . 择 18 一 8 型奥 氏 体不 锈钢 作 为新相 层 材 料 , 将厚 度 分别 为 1 . 2 , Z m m 的 1 5 F 热 轧 碳素 结构钢 薄 板裁成 2 50 m m “ 2 0 m m 的窄条用 作母 带 . 实验材 料 参数列入 表 1 . 实验前 预先对母 带进 行碱洗 、 酸 洗 以及 其他表 面 处 理 . 实验过程 中 , 在 N Z 保 护 气氛下 , 将 3 kg 典型奥 氏体 不 锈钢 I C r 18N ig 试 料置于 刚 玉柑锅 中 , 在 功率为 50 kw 碳 管炉 内加热熔化 , 实验装置 如图 l 所示 . 碳 管炉炉 温 由 w R e 3一 w R e Z , 热 电偶测量 , 并通过可 控 硅 温度 控 制器进 行调 节 ; 将 R 助 10一 tP 热 电偶 间 断地插 入熔 池钢 液 中直接测 量钢 液温度 , 以校 正 钢 液 温度 . 钢液加 热 到预定 的实验温度后 , 将预先制 备 的母带 从 炉 口 上方 插入柑锅熔 池 中 , 在 一 定 的浸渍 时 间 后从熔 池中取 出 , 获得凝 固铸带 . 将 铸 带制成 金 相试样 , 采用金相 、 S E M 方 法分析复 合铸 带的组 织构成 、 微观 组织特 征 , 并在万 能力 学性能试 验机上 进行复合铸带界面结合强度 的 测 试 . 表 1 实验 材料 基本 参数 aT b l e 1 B a s i e P a r a m e t e r s o f e x P e r i m e n t m a t e r i a l s 材料 钢种 w 洲% t,/ ℃ 酬℃ 长喷 x 厚 / 1 实验 方案 以制备 复合奥 氏体不 锈 钢 铸带 为 目的 , 选 1 99 9 一 0 9 一 2 0 收稿 张 建 , 男 , 3 2 岁 , 博士 生 * 国家 自然科 学基 金 资助课 题 (N o . 5 96 34 1 3 0 ) 母带 巧 F C 0 . 1 5 M n 0 . 4 1 1 5 2 1 1 4 8 1 2 5 0 x 2 0 x 5 0 . 0 2 7 C 0 . 0 4 3 新相层 I C r l 8N i g C r 1 7 . 7 1 4 4 0 1 3 3 0 N i 9 . 39 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 02. 005