38CrMoAl连铸坯碳偏析的分析与探讨

姚长发*，袁成文，王国存

（西宁特殊钢股份公司，青海西宁，810005）

38CrMoAl连铸坯碳偏析的分析与探讨

姚长发*，袁成文，王国存

（西宁特殊钢股份公司，青海西宁，810005）

本文针对西宁特殊钢股份有限公司连铸机生产38CrMoAl连铸坯的碳偏析问题进行分析，探讨钢水过热度、拉速、二次冷却强度和组合式电磁搅拌对连铸坯碳偏析影响，并对碳偏析问题提出了改善措施。

碳偏析；二次冷却；拉速；电磁搅拌

前言

导热性差、凝固区间大，连铸坯本身容易产生偏析、疏松和缩孔等缺陷。随着钢水二次精炼、保护浇注、二次冷却、电磁搅拌和轻压下等技术的发展，结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌均可有效降低钢液过热度对铸坯凝固组织的影响，提高连铸坯的等轴晶率。结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌共同使用，并采用合理的工艺参数，对减轻连铸坯的中心偏析有利。大量的研究，得出了明确的结论，即随着过热度的降低，连铸坯的偏析逐渐减轻，等轴晶率越高，则偏析越轻。但是关于电磁搅拌和二冷水量等对偏析的影响目前还有争议。通过分析西宁特殊钢股份有限公司生产38CrMoA的生产情况和工艺变化情况，分析探讨连铸坯碳偏析的产生原因以及公司进一步改善碳偏析的途径，为工艺和装备优化、改进提供依据。

1 工艺条件

生产工艺为60T电炉-65T精炼炉-连铸机,

2 检测方法

用KC=w(Cm)/w(C0)表示连铸坯断面碳分布的偏析指数,其中,w(C0)为铸坏断面所有取样点的平均碳含量,w(Cm)为其中的最大值。进行碳分布偏析检测时,用5mm钻头取铸坯屑样,取样方法如图所示,再用红外碳硫仪分析碳硫成分;

3 取样规则

连铸坯取样分大方坯（410mm×530mm）、小方坯（250mm×280mm），具体取样规则见图1、2。

图2 小方坯（250mm×280mm）取样点示意图

4 低倍检验数据

表1 低倍检测数据表

5 试生产数据和结果分析

图3 内弧→外弧（C值及C偏析度）碳偏析分布图

内弧→外弧总体 C偏析规律为柱状晶区域负偏析，内弧至中心等轴晶区域负偏析，其余区域正偏析，外弧至中心正偏析。正偏析度最大点位于铸坯中心（1.12）。负偏析最大点位于外弧柱状晶区域（0.88）。

图4 左侧→中心（C值及C偏析度）（左侧→中心）碳偏析分布图

此炉号38CrMoAlA左侧→中心总体C偏析规律为柱状晶区域、等轴晶区域负偏析，其余区域正偏析，正偏析最大点位于中心（1.12），负偏析最大点位于柱状晶区域（0.88）。

图5 （C值及C偏析度）（对角→中心）碳偏析分布图

此炉号38CrMoAlA对角→中心总体C偏析规律为柱状晶、等轴晶区域负偏析，其余区域正偏析，正偏析最大点位于中心（1.12），负偏析最大点位于等轴晶区域（0.92）。

针对38CrMoAl连铸坯碳偏析的问题，从钢液过热度、二冷参数、拉速及电磁搅拌方式等内容进行了调整，可以从以下几个方面进行对比分析：一是中间包钢液过热度、拉速、二冷强度对比；二是搅拌强度和搅拌方式对比。

5.1 中间包温度对偏析的影响：

中间包温度越高，钢液过热度越大，钢液的凝固时间越长，C元素的偏析倾向越严重。

表2 中间包温度对偏析的影响

5.2 二次冷却强度对偏析的影响

二次冷却控制坯壳出结晶器后继续降温、长厚，确保不漏钢、不产生裂纹、不鼓肚、不脱方，保持规范良好的外部质量，控制连续致密的内部质量，要求偏析、疏松级别合格，不得有缩孔、裂纹，过强的冷却容易产生裂纹，一般要求缓冷弱冷却，但并不是二冷水量越小越好；在过热度控制较低的条件下，在保证低倍的缩孔、疏松级别合格的前提下，尽量缩短凝固时间，对减轻偏析是有利的。

表3 连铸生产时不同二冷比水量的偏析情况

5.3 连铸生产时不同温度拉速匹配

表4 连铸生产38CrMoAl时不同温度拉速匹配的情况

温度偏高、拉速较快，出现了 21.05%的负偏析超标（偏析指数≤0.95），因而使整批平均偏析指数水平为0.99。4月份同样温度水平、拉速较 3月份降低了0.05m/min，使负偏析超标比例降低到 6.12%，但正偏析超标比例增加，出现了 18.36%的正偏析超标（偏析指数≥1.09），因而使整批平均偏析指数水平为1.05。

5.4 电磁搅拌对偏析的作用

现在绝大多数公司已经把电磁搅拌作为连铸机的基本配置，电磁搅拌对偏析的重要影响是不言而喻的。

表5 大方坯碳偏析标差与电磁搅拌数据表

图3 大方坯碳偏析与首、末电磁搅拌关系图

图4 大方坯碳偏析与首、末电磁搅拌关系图

上图可以看出、在末端电磁搅拌不变的情况下，当首端电磁搅拌为500A时，修正碳偏析标准偏差波动范围在（0.023%～0.032%），对碳偏析影响不太明显，说明当末端电磁搅拌一致时首端电磁搅拌越强对碳偏析的改善越有利（具体电磁搅拌电流合适值需实践检验）。

6 结束语

从38CrMoAlA（410mm×530mm）钢坯钻取试样结果分析得出，铸坯整体 C偏析规律为柱状晶、等轴晶区域负偏析，树枝晶区域正偏析，中心正偏析，铸坯正偏析度最大点位于中心，负偏析最大点于柱状晶、等轴晶区域均有分布，内外弧的负偏析程度一般为外弧柱状晶区域负偏析程度大于内弧；

分析过程将连铸工艺参数（过热度、拉速、水冷等）视为不变量考虑，且检验研究试样样本较少，故结果可能存在不确定性，可继续探讨。

7 进一步改进碳偏析的措施

（1）进一步加强中间包、钢包的保温，从隔热层、永久层到工作层，都要借鉴其他钢厂的成功做法，减少包衬散热降温；从覆盖保温上，加强包盖的密封和覆盖剂双层保温；为减少浇注前后期温差，实现稳定的、较低过热度浇注创造条件。

（2）完成末端电磁搅拌器的定位后，在把二次冷却强度控制好，对凝固末端进行高强度、高密度冷却，产生较大的收缩量，从而达到与机械轻压下相似的效果，增加等轴晶，使芯部压实，改善中心偏析和疏松。

（3）解决中心偏析的重要手段，关键在于凝固末端的准确定位和生产过程中凝固末端的稳定控制，这是解决偏析和稳定铸坯质量的有效手段。末端上移后，通过逐步调整工艺参数和稳定生产，为浇注组织更加均匀、致密的连铸坯创造了条件。

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Analysis and Discussion on Carbon Segregation of 38CrMoAl Continuous Casting

YAO Changfa*,YUAN Chengwen,WANG Guocun
(Xining Special Steel Company,Qinghai Xining,810005,China)

In this paper,the carbon segregation problem of 38CrMoAl continuous casting slab in Xining Special Steel Co.,Ltd.was analyzed.The effects of superheat,tachometer,secondary cooling strength and combined electromagnetic stirring on the carbon segregation of continuous casting slab were discussed.And the carbon segregation problem has been improved.

carbon segregation; secondary cooling; pulling speed; electromagnetic stirring

TF741

B

1672-9129(2017)04-0077-03

姚长发,袁成文,王国存.38CrMoAl连铸坯碳偏析的分析与探讨[J].数码设计,2017,6(4):77-79.

Cite：YAO Changfa,YUAN Chengwen,WANG Guocun.Analysis and Discussion on Carbon Segregation of 38CrMoAl Continuous Casting[J].Peak Data Science,2017,6(4):77-79.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.020

2016-12-26；

2017-01-2。

姚长发（1981-），男，本科，青海大学，青海，西宁特殊钢股份有限公司，研究方向：钢铁理化检验，检测设备，钢铁材料研究。E-mail:ycf1225@163.com