一种连铸坯宏观偏析的评价方法
【专利摘要】本发明提供一种连铸坯宏观偏析的评价方法，从连铸坯宽度方向中心位置并贯穿连铸坯内外弧表面取样坯，将样坯沿铸坯厚度方向切割成两部分，并标记内、外弧；按照冷却区域对铸坯质量的影响，从铸坯表面到铸坯中心分成结晶器质量影响区、喷淋冷却质量影响区及中心质量影响区。对所制取的试样进行化学成分检验，将检验数据代入公式，得到所测元素偏析数据，最终转换成连铸坯从表面到中心的实测元素偏析图、平均宏观偏析水平图、宏观偏析波动指数图及二冷区平均偏析水平趋势图。本发明可实现偏析度检验结果的定量化，保证分析结论的客观性，建立连铸坯宏观偏析度与生产工艺参数的直接联系，为连铸生产工艺改进提供真实的基础数据。
【专利说明】
一种连铸坯宏观偏析的评价方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属组织检验领域，特别涉及一种用于连铸坯宏观偏析的分析评价方 法。
【背景技术】
[0002] 连铸生产中，铸还的偏析程度是考察铸还质量的一个重要指标。连铸还偏析分布 的特性研究，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。宏观偏析的 研究中，传统检测方法有硫印、酸洗等方法，可以大概了解连铸坯断面上偏析的位置，通过 粗略的评级来取得偏析、疏松的信息，但这些方法只能宏观描述偏析，不能将铸坯偏析定量 化，对于铸坯质量控制指导有限。较为先进的宏观偏析检验是应用金属原位分析仪，可以准 确、直观的分析连铸坯上每点化学元素的分布情况，使用偏析度的概念表示偏析程度，将偏 析程度定量化，为连铸工艺过程提供准确的数据，但该分析技术对分析者要求较高，需要将 化学成分分析和物理组织分析有机的结合在一起，才能有针对地改进生产技术，提高产品 质量。
[0003] 综上所述，传统的宏观偏析评价比较粗略，难以定量化，而原位分析仪法进行宏观 偏析评价虽然可以定量化，但要求检验者有较高的检验、材料相关知识，结合检验与工艺技 术来给出一定的参考，有一定的人为因素在里面，不能客观反映出铸坯的宏观偏析程度，因 此，有必要研究出一种可以定量化的、客观的宏观偏析的评价方法来指导连铸生产。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在提供一种可以定量化的、客观的反映出铸坯的宏观偏析程度， 从而为连铸生产质量控制提供真实数据的连铸坯宏观偏析评价方法。
[0005] 为此，本发明所采取的解决方案是：
[0006] -种连铸坯宏观偏析的评价方法，其特征在于，具体方法和步骤为：
[0007] (1)样坯提取：从连铸坯宽度方向中心位置取样坯，样坯要贯穿连铸坯内外弧表 面，尺寸规格以满足化学分析为准；
[0008] (2)试样制备：将样坯沿铸坯厚度方向切割成两部分，并标记出样坯内弧、外弧部 分；
[0009] (3)影响区划分：铸坯沿厚度方向，按照冷却区域对铸坯质量的影响，从铸坯表面 到铸坯中心分成三个影响区，即结晶器质量影响区、喷淋冷却质量影响区及中心质量影响 区，其中：结晶器质量影响区分为表层质量影响区、气隙形成前影响区和气隙形成后影响 区；喷淋冷却质量影响区分为扇形一段质量影响区、扇形二段质量影响区、扇形三段质量影 响区、扇形四段质量影响区；
[0010] (4)成分检验：对所制取的试样进行化学成分检验，将样坯从内弧表面到铸坯中 心分成n个化学成分检测点，每个取样点进行化学成分检测，检测元素为C、Si、Mn、S、P及 0、N ;
[0011] (5)数据处理：将所测得的单个元素偏析数据代入以下公式：
[0019] 式中：S为偏析度；Ms为实测含量；Mp为平均含量；ASL为平均宏观偏析水平；FSL 为宏观偏析波动指数；Smin为最小宏观偏析度；Smax为最大宏观偏析度；SQN为偏析指数；
[0020] ASQN为二冷区平均偏析水平；
[0021] ASQN | mould:为铸还结晶器区域平均偏析水平；
[0022] ASLsurf_为铸坯表面平均偏析水平；
[0023] ASLbas#气隙形成前平均偏析水平；
[0024] ASLMe#气隙形成后平均偏析水平；
[0025] ASQN | spray:为铸还水冷区域平均偏析水平；
[0026] ASQN | centerline为铸还中心区域平均偏析水平；
[0027] ASLpASIv-ASk:铸坯水冷区域各取样点平均宏观偏析水平；
[0028] ASLel、ASL+。、???ASLj铸坯中心区域各取样点平均宏观偏析水平；
[0029] (6)绘制趋势图：将计算后所得数据进行整理，并转换成连铸坯从表面到中心的 实测元素偏析趋势图、平均宏观偏析水平趋势图、宏观偏析波动指数趋势图及二冷区平均 偏析水平趋势图。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031] 1、可实现偏析度检验结果的定量化，保证分析结论的客观性；
[0032] 2、可建立起连铸坯宏观偏析度与生产工艺参数的直接联系，为连铸生产工艺改进 提供真实的基础数据；
[0033] 3、本发明评价方法简单直观，易于应用，评价结果准确可靠。
【附图说明】
[0034] 图1是铸坯取样示意图；
[0035] 图2是铸还偏析度取样图；
[0036] 图3是铸坯质量影响区划分图；
[0037] 图4是铸坯从表面到中心的碳偏析趋势图；
[0038] 图5是铸坯从表面到中心平均宏观偏析水平趋势图；
[0039] 图6是铸坯从表面到中心宏观偏析波动指数趋势图；
[0040] 图7是铸坯从表面到中心二冷区平均偏析水平趋势图。
【具体实施方式】
[0041] 下面以某钢厂生产220 X 1680mm连铸坯为例，对本发明作进一步说明。
[0042] 由于连铸坯存在铸坯表面横裂纹、铸坯表面中心纵裂纹、电磁搅拌白亮带等缺陷， 为给连铸工艺改进提供参考，利用本方法对连铸坯进行了碳偏析检验和评价。
[0043] 1、样坯提取：如图1所示，从连铸坯宽度方向中心位置取样坯，样坯要贯穿连铸坯 内外弧表面，样坯尺寸规格为：厚度100mm、宽度200mm、长度220mm。
[0044] 2、试样制备：将样坯沿铸坯厚度方向切割成两部分，（见图2)每部分尺寸为 100 X 110 X 200mm，并标记出样坯内弧、外弧部分。
[0045] 3、影响区划分：按照图3所示，沿铸坯厚度方向，根据冷却区域对铸坯质量的影 响，将铸坯从表面到铸坯中心分成三个影响区，即结晶器质量影响区、喷淋冷却质量影响区 及中心质量影响区，其中：结晶器质量影响区分为表层质量影响区、气隙形成前影响区和气 隙形成后影响区；喷淋冷却质量影响区分为扇形一段质量影响区、扇形二段质量影响区、扇 形三段质量影响区、扇形四段质量影响区。
[0046] 4、成分检验：用金属原位分析仪对铸坯进行碳偏析度检验，沿铸坯内弧表面到铸 坯中心每隔2_取一化学成分检测点，进行碳偏析度检测。
[0047] 5、数据处理：将所测得的碳偏析数据代入以下公式：
[0055] 从而得到实测碳偏析数据。
[0056] 6、绘制趋势图：将计算后所得碳偏析数据进行整理，并转换成连铸坯从表面到中 心的碳偏析趋势图（图4)、平均宏观偏析水平趋势图（图5)、宏观偏析波动指数趋势图（图 6)及二冷区平均偏析水平趋势图（图7)。
[0057] 从图4可以看出，铸坯内弧表面偏析度在1. 5,铸坯表面偏析程度受接触面冷却条 件和浇铸条件的控制而不同，如过热度、结晶器保护渣的性质、钢水的化学成分等，随着凝 固的进行，偏析度变小甚至达到负偏析，然后又达到正偏析，这是由于结晶器期气隙形成前 后的冷却方式不同而造成的，二冷区碳偏析度在一定范围内波动，影响它波动范围的因素 有铸坯表面冷却条件、出结晶器的坯壳厚度等因素，矫直区域出现了碳偏析急剧波动，达到 1. 2左右，这可能是由于支撑辊的不对中或者夹持辊对枝晶流动的影响，最后凝固阶段，枝 晶凝固完成，富集的溶质元素释放到中心区域，因此形成了较明显的中心偏析。
[0058] 从以上观察中可以看出，铸坯从表面到中心的宏观偏析变化受冷却条件和操作条 件的影响比较明显，因此可以将宏观偏析当做衡量连铸工艺参数变化的一个指数，从而指 导改善连铸工艺，提高铸坯表面和内部质量。
[0059] 图5是铸坯从表面到中心平均宏观偏析水平趋势图，比图4更加直观的显示了几 个比较显著的碳偏析变化区域，其中结晶器区域急剧的碳偏析度下降可能是由于电磁搅拌 参数设置不适合或水口设计不合理，从而导致铸坯白亮带的形成，降低了铸坯质量。
[0060] 从图6可以看出，铸坯几个容易产生严重缺陷的区域，并可以对应到不同的冷却 区域，并且明显看出铸坯中心产生的缺陷较为严重。
[0061] 从图7中可以看出更具体的容易产生缺陷的位置，从结晶器内气隙形成前后的变 化，到矫直段的变化，以至于中心缺陷的形成，都有明显的体现。
[0062] 综上所述，本发明可以将宏观偏析检测的结果更加定量化、客观化，并且建立起了 宏观偏析不同区域相对应的连铸生产条件之间的关系，为调整连铸生产工艺，提高铸坯质 量提供了一种新的平台。
【主权项】
1. 一种连铸坯宏观偏析的评价方法，其特征在于，具体方法和步骤为： (1) 样坯提取：从连铸坯宽度方向中心位置取样坯，样坯要贯穿连铸坯内外弧表面，尺 寸规格以满足化学分析为准； (2) 试样制备：将样坯沿铸坯厚度方向切割成两部分，并标记出样坯内弧、外弧部分； (3) 影响区划分：铸坯沿厚度方向，按照冷却区域对铸坯质量的影响，从铸坯表面到铸 坯中心分成三个影响区，即结晶器质量影响区、喷淋冷却质量影响区及中心质量影响区，其 中：结晶器质量影响区分为表层质量影响区、气隙形成前影响区和气隙形成后影响区；喷 淋冷却质量影响区分为扇形一段质量影响区、扇形二段质量影响区、扇形三段质量影响区、 扇形四段质量影响区； (4) 成分检验：对所制取的试样进行化学成分检验，将样坯从内弧表面到铸坯中心分 成η个化学成分检测点，每个取样点进行化学成分检测，检测元素为C、Si、Mn、S、P及0、N ; 救抿々卜捆.您所测徨的里个元麦偏祈救抿枰λ W下公忒.式中：S为偏析度；Ms为买测含量；Mp为肀均含量；ASL为肀均宏观偏析水平；FSL为宏 观偏析波动指数；Smin为最小宏观偏析度；Smax为最大宏观偏析度；SQN为偏析指数； ASQN为二冷区平均偏析水平； ASQN I mould:为铸坯结晶器区域平均偏析水平； ASLsurfare为铸坯表面平均偏析水平； ASLbmfS气隙形成前平均偏析水平； ASLamfS气隙形成后平均偏析水平； ASQN I spray:为铸还水冷区域平均偏析水平； ASQN I centerline为铸还中心区域平均偏析水平； ASLpASIvASLn:铸坯水冷区域各取样点平均宏观偏析水平； ASL d、ASL+。、一ASI^u:铸坯中心区域各取样点平均宏观偏析水平； (6)绘制趋势图：将计算后所得数据进行整理，并转换成连铸坯从表面到中心的实测 元素偏析趋势图、平均宏观偏析水平趋势图、宏观偏析波动指数趋势图及二冷区平均偏析 水平趋势图。
【文档编号】G01N33/20GK105891437SQ201510039252
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】康伟, 栗红, 廖相巍, 于赋志, 吕志升, 曹亚丹
【申请人】鞍钢股份有限公司