夏勇等：胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织 ·193· (a) (b) (c) 0=0° 0=3.4° =4.5° 0.0ms 0.04ms-1 0.06ms 0.020 0018 0.016 0.010 .008 8 .002 图4相场模拟横向流动下的枝晶逆流偏转及其溶质分布特征.(a)0ms:(b)0.04ms:(c)0.06ms1 Fig.4 Phase-field simulation of dendrite countercurrent deflection and its solute distribution characteristics:(a)the velocity is 0 m's;(b)the velocity is 0.04 m's;(c)the velocity is 0.06 m-s- 固坯壳厚度有关；负偏析带宽度则与拉速、搅拌器 有效长度等有关.在本实验工况500A、3Hz的结 晶器电磁搅拌作用下，较强的电磁力旋流对初凝 坯壳的冲刷应该是这种皮下白亮带的主要成因 表2所示钻屑样碳、硫元素分析结果也表明其为 负偏析带.如图7所示，结晶器区域的电磁搅拌， 不仅造成凝固前沿的负偏析带，枝晶间浓化钢水 向内部迁移也推高了柱状晶区域成分，铸坯中间 (Mid-way)呈现出C元素正偏析区.鉴于宏观偏析 在后续热加工中难以去除、在轧材和产品中具有 遗传效应，为了保证组织的一致性，一般希望铸坯 图5铸坯横断面中柱状品偏转生长形貌 断面碳、硫极差越小越好.也就是说铸坯皮下白 Fig.5 Morphology of the columnar crystal deflective growth in bloom casting 亮带或其程度与存在范围应该加以控制. 40 40 (a) --Narrow face left (b) -Wide outer arc 35 Narrow face right 35 Wide inner arc 30 20 20 10 ()e uonouad 5 5 0 0 -1 -10 0 100150200 250 0 50 100150200250 Distance/mm Distance/mm 图6铸坯宽窄面柱状品偏转角曲线.()窄面柱状晶偏转角分布：(b)宽面柱状品偏转角分布 Fig.6 Deflection angle curve of the wide and narrow side columnar crystals:(a)narrow side of the bloom casting;(b)wide side of the bloom casting 应该提出的是，在同样浇铸工况生产试验中， 2.4铸态不同晶区合金元素EDS分析 发现铸坯试样中心也有负偏析的结果，以及内外 选取不同铸态晶区位置金相试样(1#、3# 弧铸态结构或成分偏析不对称现象，这很可能与 12#),在试样中间部位进行合金元素Mn、Mo、 低过热浇铸或结品器强电磁搅拌条件下的高碳钢 Si线扫描EDS分析，结果如图8所示.可见，以上 发达枝晶的游离沉降有关 三种元素在铸坯不同位置分布特征基本相同.激固坯壳厚度有关；负偏析带宽度则与拉速、搅拌器 有效长度等有关. 在本实验工况 500 A、3 Hz 的结 晶器电磁搅拌作用下，较强的电磁力旋流对初凝 坯壳的冲刷应该是这种皮下白亮带的主要成因[25] . 表 2 所示钻屑样碳、硫元素分析结果也表明其为 负偏析带. 如图 7 所示，结晶器区域的电磁搅拌， 不仅造成凝固前沿的负偏析带，枝晶间浓化钢水 向内部迁移也推高了柱状晶区域成分，铸坯中间 （Mid-way）呈现出 C 元素正偏析区. 鉴于宏观偏析 在后续热加工中难以去除、在轧材和产品中具有 遗传效应，为了保证组织的一致性，一般希望铸坯 断面碳、硫极差越小越好. 也就是说铸坯皮下白 亮带或其程度与存在范围应该加以控制. 应该提出的是，在同样浇铸工况生产试验中， 发现铸坯试样中心也有负偏析的结果，以及内外 弧铸态结构或成分偏析不对称现象，这很可能与 低过热浇铸或结晶器强电磁搅拌条件下的高碳钢 发达枝晶的游离沉降有关. 2.4    铸态不同晶区合金元素 EDS 分析 选取不同铸态晶区位置金相试样 （ 1#、 3#、 12#） ，在试样中间部位进行合金元 素 Mn、 Mo、 Si 线扫描 EDS 分析，结果如图 8 所示. 可见，以上 三种元素在铸坯不同位置分布特征基本相同. 激 (a) V=0.0 m·s−1 θ=0° 0.6 μm (b) V=0.04 m·s−1 θ=3.4° 0.6 μm (c) 0.022 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 C 0.008 0.006 0.004 0.002 V=0.06 m·s−1 θ=4.5° 0.6 μm 图 4    相场模拟横向流动下的枝晶逆流偏转及其溶质分布特征. （a）0 m·s−1；（b）0.04 m·s−1；（c）0.06 m·s−1 Fig.4    Phase-field simulation of dendrite countercurrent deflection and its solute distribution characteristics: (a) the velocity is 0 m·s−1; (b) the velocity is 0.04 m·s−1; (c) the velocity is 0.06 m·s−1 图 5    铸坯横断面中柱状晶偏转生长形貌 Fig.5    Morphology of the columnar crystal deflective growth in bloom casting 0 50 100 150 200 250 −10 −5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Narrow face left Narrow face right Deflection angle/(°) Distance/mm (a) 0 50 100 150 200 250 −10 −5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Deflection angle/(°) Distance/mm (b) Wide outer arc Wide inner arc 图 6    铸坯宽窄面柱状晶偏转角曲线. （a）窄面柱状晶偏转角分布；（b）宽面柱状晶偏转角分布 Fig.6    Deflection angle curve of the wide and narrow side columnar crystals: (a) narrow side of the bloom casting; (b) wide side of the bloom casting 夏    勇等： 胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织 · 193 ·