利用直读光谱仪检测铸坯偏析的探索与实践

通过对快速直读光谱和原位分析的工作原理对比分析,为解决实际生产中利用酸洗检验铸坯偏析无法定量化描述的问题,将铸坯切割成光谱小样利用快速直读光谱模拟原位分析对连铸坯质量进行检测,直读光谱检测铸坯偏析结果与传统酸洗检验结果不仅趋势相同,而且还可以将各种元素的偏析度及成分偏析曲线描述清楚,具有直观数字化作用。实现了使用快速光谱分析仪将铸坯偏析定量化检测,为酸洗检测铸坯偏析提供一种借鉴和补充。     

碳含量对600MPa级高强钢中心偏析和带状组织的影响

采用金属原位分析仪、直读光谱仪、金相显微镜以及电子探针显微分析仪对三种不同碳含量试验钢的中心偏析和带状组织进行了检验,结果显示,铸坯中心偏析与成品带状组织之间存在较高关联性,其在横截面上的分布不均匀,边部最轻,1/2处次之,1/4处最严重。钢中的碳、磷、硫、铌、钛元素偏析严重,且随着碳含量的增加而恶化。带状组织在横截面上分布不均,检测标准不完善,带状组织评级存在一定局限性。     

连铸对M2高速钢偏析与碳化物的影响

为了加快实现M2高速钢连铸工业生产，改善M2连铸坯组织均匀性、降低宏观偏析、细化碳化物、提高铸坯内部质量，采用金属原位分析仪、直读光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段研究弧形连铸工艺生产M2高速钢弧形的铸态组织以及热加工后组织情况，特别是宏观偏析和碳化物演变，并与模铸工艺生产M2高速钢进行对比。结果表明，M2高速钢弧形连铸坯的碳化物最大尺寸相比于模铸情况降低了约44%,二次枝晶间距降低约20%;另外，连铸坯碳化物呈纤维状，经过高温热处理后更易分解，碳化物得到了进一步细化；锻轧后，连铸坯碳化物尺寸均匀，无明显大块碳化物，最大碳化物尺寸小于10μm。     

连铸板坯宏观偏析特性

应用金属原位分析仪,对铸坯的成分偏析状况进行了分析.铸坯试样为120 mm中等厚度连铸坯.分析结果发现:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大,最大偏析一般在中心位置;正偏析元素(k＜1)在整个中心等轴枝晶区域内含量均比较高(即偏析值较大);柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域.     

用金属原位分析仪研究42CrMo钢连铸坯的偏析

利用金属原位分析仪对300 mm×360 mm 42CrMo钢连铸坯中碳、硫、锰、铬、硅等元素偏析进行了研究,结果表明,硫、碳属于易偏析元素,偏析主要出现在连铸坯边长1/4处及中心部位,铬几乎无偏析。该方法具有定量准确性、结果直观性的优点,是连铸工艺改进和铸坯质量监控有效的检测工具。     

帘线钢72A连铸坯的原位统计分布分析

为了更好地了解铸坯中元素偏析、疏松和夹杂物分布规律,采用金属原位分析仪对帘线钢72A连铸坯进行了原位成分统计分布分析,并探讨了铸坯中C、Si、Mn、P、S和Al元素分布规律,发现C、Si、Mn和P元素在铸坯中心都存在明显的偏析,且中心区域的偏析程度比边部严重。Mn元素含量的分布规律与C元素相似,在铸坯边部附近,C、Mn元素有明显的负偏析带,在铸坯中心区域元素出现了明显的正偏析带,整体上,Mn元素成分分布比C元素更均匀;比较这几种元素的成分分布,发现Si元素成分分布较均匀,而P元素成分分布较不均匀。帘线钢中Al、S元素基本上都以夹杂物的形式存在,两种元素分布规律极其相似,且中心夹杂物的含量明显比边部多。由于铸坯中心存在明显的缩孔,导致铸坯表观致密度下降,表观致密度为0.869 0。     

PMO凝固均质化技术在20CrMnTi齿轮钢上的应用

 为了解决20CrMnTi齿轮钢在生产过程中铸坯柱状晶发达及铸坯元素分布不均匀等缺陷,运用上海大学研发并已在连铸生产中取得理想效果的脉冲磁致振荡(pulsed magneto oscillation,简称PMO)凝固均质化技术对连铸20CrMnTi齿轮钢矩形坯进行均质化处理。结果表明,经PMO处理的20CrMnTi齿轮钢铸坯中心等轴晶率增加1倍左右,中心碳偏析指数从1.22降为1.04。金属原位分析仪元素面扫描检测发现,PMO处理铸坯的各元素分布更加均匀,连铸坯宏观偏析得到有效控制。该技术为今后提高连铸坯内部质量提供了一种新方法。     

模具钢连铸坯内部质量优化实践

为降低模具钢轧后钢板内部缺陷发生率,采用酸洗、金相检验、原位分析的方法对连铸坯、钢板进行检验,结果表明,严重的中心偏析和中间裂纹是导致缺陷产生的主要原因.通过优化钢种成分、优化二次冷却工艺及设备精度控制后,铸坯中心偏析≤B0.5级的比例达100％,铸坯中间裂纹稳定控制在1.0级以下,提高了模具钢连铸坯内部质量,轧后钢板内部"硬芯"、"砂眼"缺陷发生率由1％以上降为零.     

轴承钢连铸坯偏析和致密度的分析

采用原位分析方法对轴承钢连铸大方坯不同部位的偏析和疏松进行了分析；将原位分析与低倍组织分析结合起来，完整地体现铸坯试样的成分分布和组织特征。轴承钢同一铸坯断面中部的C、Si、Mn元素偏析程度大于边部。轴承钢铸坯边缘部位致密度和均匀性都好于中心部位，即相应的柱状晶区致密度高于等轴晶区。     

中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究

精确了解连铸板坯偏析分布的特征,对连铸的工艺控制以及提高连铸坯检测效率有很好的指导价值。本文采用金属原位分析仪对中等厚度连铸板坯的宏观偏析特征进行了系统地研究。结果表明:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大;最大偏析的出现位置有一定的偶然性,有时偏离中心线;正偏析元素在整个中心等轴状晶区域内平均含量比较高,波动剧烈,但偏析程度变化在该区域没有明显的趋势;柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域,不同枝晶的生长方式使该区域出现重偏析带。     

连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座(待续)──第二讲 连铸坯质量与凝固过程中的传输现象

高效连铸的主要目的是获得高的铸坯无缺陷率，连铸技术工作者一直把连铸坯质量作为连传发展的一个方向。连铸坯存在的缺陷主要表现为裂纹、偏析、非金属夹杂及鼓肚变形等，这些缺陷的形成与连铸坯凝固过程中的传输现象密切相关。     

应用金属原位分析仪对连铸板坯偏析的分析

针对连铸坯产品质量缺陷中的偏析问题,应用金属原位分析仪对连铸板坯、方坯、圆坯及中厚板偏析度进行分析。通过分析,对样品的缺陷情况有了比较系统和全面的了解。分析得出,生产中频繁出现的偏析主要是P和S偏析度过大造成的,为今后冶炼生产过程中产品质量控制提供了依据。     

Heat Transfer and Central Segregation of Continuously Cast High Carbon Steel Billet

A numerical model of heat transfer was developed to investigate the heat transfer of continuously cast billet with the aid of surface temperature tests by ThermaCAMTM researcher and nail shooting experiments. The effects of secondary cooling practice and casting speed on the solidification process and central segregation of carbon were investigated as well with the actual central segregation tests. The results show that the surface center and billet center temperatures exhibit a different pattern during solidification, and the solidified shell thickness is presented as an ＂S＂ type. With the increase of secondary cooling intensity and the decrease of casting speed, the end points of the solidus line and the liquidus line move forward, and the central segregation level of carbon decreases. The optimal casting condition is suggested for continuously cast high carbon billet with F-EMS （final electromagnetic stirring）.     

减少方坯中心偏析的冶金手段

讨论了连铸方坯中心偏析的成因,介绍了电磁搅拌、机械应力压下和二冷强冷模式等减少中心偏析的冶金技术,分析了铸坯断面大小对中心偏析的影响,并对宝钢拟建中的方坯连铸机的设备配置提出了几点建议。     

结晶器内嵌套对连铸方坯凝固组织的影响

通过方坯结晶器上端内嵌石墨套改变结晶器内凝固坯壳层界面前沿的温度梯度，研究了给定的浇注温度下嵌石墨套对连铸坯凝固组织变化的影响。嵌石墨套结晶器显著改变其凝固壳前端钢液的温度分布，有效地抑制铸坯柱状晶的生长，扩大等轴晶区，减轻凝固偏析。     

峰值积分—火花源原子发射光谱法测定低合金钢中酸溶铝

用SPECTROLAB M9型直读光谱仪在数字光源（SOURCE 3000）条件下,采用峰值积分法（PIMS）测定低合金钢中的酸溶铝,分析速度快、操作简便,测量结果准确可靠,能够满足炼钢生产要求。     

济钢中薄板连铸机铸坯洁净度分析

结合济钢中薄板连铸机的生产实践,采用图像分析仪、金相显微镜和扫描电镜能谱仪等检测分析方法,对铸坯的洁净度进行了分析。结果表明,全过程氧含量呈下降趋势,氮含量呈上升趋势,夹杂物沿铸坯厚度方向在中心和内外弧表面分布稍多,宽度方向上分布较均匀,大型夹杂物较少,以〈10μm为主,球形夹杂物约占60%以上。提出了强化冶炼操作、铁水预处理、实现钢包下渣自动检测等工艺改进措施。     

快速抽锭电渣重熔M2高速钢160 mm x160 mm铸坯工艺及质量

为控制高速钢钢锭组织的不均匀性和碳化物偏析问题,常采用电渣重熔生产小规格钢锭,但其生产效率低、成材率低。采用快速抽锭电渣重熔小规格长电渣坯可提高生产效率和成材率,利用T型导电结晶器快速抽锭电渣炉以不同熔速重熔M2高速钢160 mm×160 mm方长坯并锻轧成材,通过对电渣坯成分、低倍、铸态组织及轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸检测分析,并与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材进行对比,分析表明快速抽锭电渣炉以400 kg/h熔速重熔的电渣坯成分稳定、低倍组织良好,生产的轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材相当,而生产效率、成材率有明显提高。     

Numerical Simulation and Experimental Study of F-EMS for Continuously Cast Billet of High Carbon Steel

A final electromagnetic stirring model was developed for billet continuous casting of high carbon steel using the commercial software ANSYS and CFX, and the numerical model was validated by the magnetic flux density measured under a Teslameter CT-3. The magnetic flux density and fluid flow in the liquid pool at the location of final electromagnetic stirring (F-EMS) were calculated by the present numerical model. Meanwhile, the plant trials were carried out to determine the optimum current intensity and frequency of F-EMS for the continuously cast billet of high carbon steel. The numerical results show that, through increasing the current intensity by 100 A, the corresponding increases of magnetic induction intensity, tangential electromagnetic force and flow velocity at the solid/liquid interface in the strand are 0.025 T, 1933 N/m³ and 6.9 cm/s, respectively. Moreover, the industrial trial results showed that for the continuously cast billet of 60 steel, the optimum current intensity and frequency of F-EMS, which is 8.2 m from the meniscus, are respectively 380 A and 6 Hz. With the optimum F-EMS parameters, the significant improvement of center segregation of billet is achieved, and the center carbon segregation index in billet reaches 1.04.