·308· 工程科学学报，第37卷，第3期 F钢常被用做家电和汽车的外板，对铸坯洁净度 铸坯厚度方向不同区域洁净度水平如图1.N含量的 要求非常高.夹杂物类型、尺寸及在铸坯中存在的位 变化同样与钢中氮化物的分布有关，F钢铸坯凝固过 置不同，对最终产品影响程度差异性非常大，明确铸坯 程中有大量氮化物析出，这些氮化物对钢中间隙原子 不同位置洁净度水平和夹杂物分布对于改善铸坯表面 起着固定作用，F钢中对碳、氮等间隙原子的固定大 质量和提高成材率有重要作用0.本文以F钢稳态 部分在铸坯凝固过程已经完成.图1中区域1和区域 浇注下的铸坯为研究对象，其中铸坯断面230mm× 5则主要夹杂物为氧化物夹杂，区域2~4则以凝固析 1400mm,浇注拉速1.4mmin-',选取一个浇次第二炉 出物，如TiN、TS或A山，O,-TN复合夹杂为主.这点在 的第二块铸坯，分析铸坯厚度方向上T.0、N和夹杂物 下面夹杂物的统计结果也能看到 的变化规律，明确铸坯厚度方向洁净度的差异性，为洁 表2铸坯不同位置T.0和N的质量分数 净度的改善和控制提供依据. Table 2 Mass fractions of total oxygen and nitrogen at different locations 1实验方法 in the slab 编号距表层距离/mm相对位置 T.0/10-6 N/10-6 分别在铸坯内弧表面、距内弧表面的1/16、1/8、 3.0 内弧表层 17 1/4、铸坯中心、距外弧1/4、1/8、1/16和外弧表面取 2 14.4 内弧1/16 19 18 中5mm×50mm棒样，采用红外吸收法(GB/T11261一 28.8 内弧1/8 15 17 2006)分析T.0含量，热导法(GB/T20124一2006)分 57.5 内弧1/4 1以 16 析试样中N含量.铸坯成分如表1. 5 115.0 中心 16 5 表1实验钢种铸坯成分（质量分数） 6 172.5 外弧1/4 15 17 Table 1 Chemical composition of the test steel slab 7 201.3 外弧1/8 18 13 C Si Mn P Al, Ti 215.6 外弧1/16 20 18 0.00180.01000.120.00700.00600.03210.0702 9 227.0 外弧表层 19 18 对铸坯厚度方向进行阶梯密集取样：从内弧表层 内弧 到30mm每隔2mm切取一个金相样，共15个样；从表 夹杂物聚集带区域1 1/16 层30~80mm每隔5mm切取一个金相样共10个；从 80~120mm每隔15mm切取一个金相样，共3个.将 过渡区 区域2 金相样采用400、800和1200砂纸磨光后抛光成镜 1/4 面，然后以试样镜面为阳极，以不锈钢板为阴极对试样 表面进行定位电侵蚀，溶液体系为丙酮和溴水（体积 比1：1).采用夹杂物原貌分析法四使金相样表面夹 T.O稳定区 区域3 厚 杂物凸显于基体之上，然后采用Zeiss ultra55扫描电镜 相 对 及能谱分析系统研究厚度方向不同位置夹杂物尺寸、 种类和形貌的变化 1/4 2结果分析与讨论 过渡区 区域4 2.1T.0和N含量变化 夹杂物聚集带区城5 1/16 铸坯不同位置T.0和N含量如表2.铸坯厚度方 向上T.0在内、外弧116处最高，其质量分数分别达 外弧 到19×10-6和20×10-6：铸坯内、外弧表层至1/16位 图1铸坯厚度方向洁净度分布 Fig.1 Cleanliness distribution of the slab in the thickness direction 置内T.0整体水平较高，此区域存在夹杂物的聚集 带：而在铸坯内弧1/4至外弧1/4区域内铸坯T.0稳 2.2夹杂物特征 定且较低，此区域洁净度水平高：铸坯1/16至1/4区 如图2和表3所示，铸坯不同位置夹杂物主要 域为T.0的变化和稳定的过渡区域.铸坯各位置N 有以下几类：A山，0，夹杂物，此类夹杂物主要存在于 含量的变化同样有类似的变化规律：在内、外弧1/16 铸坯表层5mm以内；以TiN为主的夹杂，此类夹杂 处N含量最高，其质量分数达到18×106；在铸坯内 物主要存在于铸坯表层5~80mm;TiN-TiS及TiS 弧1/4至外弧1/4区域内N含量整体较低，此区域洁 为主的夹杂，此类夹杂物主要存在于距离铸坯表层 净度水平高：铸坯中心位置N含量最低为15×10. 80~130mm工程科学学报，第 37 卷，第 3 期 IF 钢常被用做家电和汽车的外板，对铸坯洁净度 要求非常高． 夹杂物类型、尺寸及在铸坯中存在的位 置不同，对最终产品影响程度差异性非常大，明确铸坯 不同位置洁净度水平和夹杂物分布对于改善铸坯表面 质量和提高成材率有重要作用［1］． 本文以 IF 钢稳态 浇注下的铸坯为研究对象，其中铸坯断面 230 mm × 1400 mm，浇注拉速 1. 4 m·min － 1，选取一个浇次第二炉 的第二块铸坯，分析铸坯厚度方向上 T． O、N 和夹杂物 的变化规律，明确铸坯厚度方向洁净度的差异性，为洁 净度的改善和控制提供依据． 1 实验方法 分别在铸坯内弧表面、距内弧表面的 1 /16、1 /8、 1 /4、铸坯中心、距外弧 1 /4、1 /8、1 /16 和外弧表面取 5 mm × 50 mm 棒样，采用红外吸收法( GB / T 11261— 2006) 分析 T． O 含量，热导法( GB / T 20124—2006) 分 析试样中 N 含量． 铸坯成分如表 1． 表 1 实验钢种铸坯成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the test steel slab % C Si Mn P S Als Ti 0. 0018 0. 0100 0. 12 0. 0070 0. 0060 0. 0321 0. 0702 对铸坯厚度方向进行阶梯密集取样: 从内弧表层 到 30 mm 每隔 2 mm 切取一个金相样，共 15 个样; 从表 层 30 ～ 80 mm 每隔 5 mm 切取一个金相样共 10 个; 从 80 ～ 120 mm 每隔 15 mm 切取一个金相样，共 3 个． 将 金相样采用 400# 、800# 和 1200# 砂纸磨光后抛光成镜 面，然后以试样镜面为阳极，以不锈钢板为阴极对试样 表面进行定位电侵蚀，溶液体系为丙酮和溴水( 体积 比 1∶ 1) ． 采用夹杂物原貌分析法［2］使金相样表面夹 杂物凸显于基体之上，然后采用 Zeiss ultra55 扫描电镜 及能谱分析系统研究厚度方向不同位置夹杂物尺寸、 种类和形貌的变化． 2 结果分析与讨论 2. 1 T． O 和 N 含量变化 铸坯不同位置 T． O 和 N 含量如表 2． 铸坯厚度方 向上 T． O 在内、外弧 1 /16 处最高，其质量分数分别达 到 19 × 10 － 6和 20 × 10 － 6 ; 铸坯内、外弧表层至 1 /16 位 置内 T． O 整体水平较高，此区域存在夹杂物的聚集 带; 而在铸坯内弧 1 /4 至外弧 1 /4 区域内铸坯 T． O 稳 定且较低，此区域洁净度水平高; 铸坯 1 /16 至 1 /4 区 域为 T． O 的变化和稳定的过渡区域． 铸坯各位置 N 含量的变化同样有类似的变化规律: 在内、外弧 1 /16 处 N 含量最高，其质量分数达到 18 × 10 － 6 ; 在铸坯内 弧 1 /4 至外弧 1 /4 区域内 N 含量整体较低，此区域洁 净度水平高; 铸坯中心位置 N 含量最低为 15 × 10 － 6 ． 铸坯厚度方向不同区域洁净度水平如图 1． N 含量的 变化同样与钢中氮化物的分布有关，IF 钢铸坯凝固过 程中有大量氮化物析出，这些氮化物对钢中间隙原子 起着固定作用，IF 钢中对碳、氮等间隙原子的固定大 部分在铸坯凝固过程已经完成． 图 1 中区域 1 和区域 5 则主要夹杂物为氧化物夹杂，区域 2 ～ 4 则以凝固析 出物，如 TiN、TiS 或 Al2O3--TiN 复合夹杂为主． 这点在 下面夹杂物的统计结果也能看到． 表 2 铸坯不同位置 T． O 和 N 的质量分数 Table 2 Mass fractions of total oxygen and nitrogen at different locations in the slab 编号 距表层距离/mm 相对位置 T． O /10 － 6 N /10 － 6 1 3. 0 内弧表层 13 17 2 14. 4 内弧 1 /16 19 18 3 28. 8 内弧 1 /8 15 17 4 57. 5 内弧 1 /4 14 16 5 115. 0 中心 16 15 6 172. 5 外弧 1 /4 15 17 7 201. 3 外弧 1 /8 18 17 8 215. 6 外弧 1 /16 20 18 9 227. 0 外弧表层 19 18 图 1 铸坯厚度方向洁净度分布 Fig． 1 Cleanliness distribution of the slab in the thickness direction 2. 2 夹杂物特征 如图 2 和表 3 所示，铸坯不同位置 夹 杂 物 主 要 有以下几类: Al2O3夹杂物，此类夹杂物主要存在于 铸坯表层 5 mm 以内; 以 TiN 为主的夹杂，此类夹杂 物主要存在 于 铸 坯 表 层 5 ～ 80 mm; TiN--TiS 及 TiS 为主的夹杂，此类夹杂物主要存在于距离铸坯表层 80 ～ 130 mm． · 803 ·