連鑄控流模式對大方坯及棒材組織結(jié)構(gòu)與宏觀偏析影響

王 璞，鐵占鵬，肖 紅，張 壯，唐海燕，苗紅生，張家泉?

1) 北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院，北京 100083 2) 西寧特殊鋼股份有限公司，西寧 810005 3) 湖南中科電氣股份有限公司磁電研究院，岳陽 414000

特殊鋼長材是機械制造用軸類零件加工的重要基料，多采用連鑄方坯熱軋棒材工藝生產(chǎn). 鑄坯的均質(zhì)性對棒材產(chǎn)品質(zhì)量及其成品熱處理性能有重要影響，諸如中心縮孔和宏觀偏析等鑄態(tài)缺陷往往在后續(xù)熱加工過程中難以消除，從而直接影響軋材的探傷合格率和產(chǎn)品的熱處理性能. 當前，連鑄生產(chǎn)中主要基于在爐機匹配條件下的合適鋼水過熱度與拉速，并組合運用結(jié)晶器電磁攪拌(Mold electromagnetic stirring, M-EMS)、末端電磁攪拌 (Final electromagnetic stirring, F-EMS)和/或凝固末端輕壓下手段來尋求一個較佳的澆鑄工藝窗口以獲得滿足軋材質(zhì)量要求的大方坯鑄態(tài)組織[1-3].

長期以來，人們對連鑄過程不同部位電磁攪拌對鑄態(tài)組織的作用規(guī)律已有一定的認識. 比如，Ayata等[4]通過實驗發(fā)現(xiàn)過熱度越高的鑄坯其等軸晶率越低，但在相同過熱度下，使用M-EMS可明顯提高鑄坯的等軸晶率. Wu等[5]研究對比MEMS攪拌強度對中碳45鋼凝固組織的影響發(fā)現(xiàn)，M-EMS不僅有利于鑄坯等軸晶率的提高，鑄態(tài)組織中一次和二次枝晶間距也隨其攪拌強度的增大而明顯減小，并通過原位分析證實鑄坯中心凝固組織致密度提高也可明顯改善中心線偏析. 但過強的M-EMS也會對澆鑄與質(zhì)量控制產(chǎn)生不利影響，如液面波動、鑄坯皮下5～15 mm內(nèi)負偏析帶以及內(nèi)部分散型正偏……