连铸工艺参数对高碳连铸坯成分偏析的影响
连铸工艺参数对45、70钢
连铸工艺参数对45#、70#钢铸坯冶金效果影响的探讨詹书申白瑞娟赵良江晁霞董文利(河南济源钢铁(集团)有限公司炼钢厂河南济源454650) 摘要：通过对45#、70#钢铸坯低倍组织情况的分析以及连铸工艺参数的总结，探讨出钢水过热度、拉速、塞棒自动控制、二冷配水及电磁搅拌等连铸工艺参数对铸坯低倍组织的影响。
通过对45#、70#钢中心碳偏析分析，表明随着钢中碳含量升高，连铸拉速、钢水过热度的增加，铸坯中心碳偏析有增大趋势。
关键词：铸坯的低倍组织；过热度；二冷配水；电磁搅拌参数；拉速；中高碳钢；中心碳偏析。
前言连铸工艺参数对钢坯的质量有着重要的影响。
尤其对优质钢的质量影响更大。
2004年9月份开始，河南济源钢铁（集团）公司（以下简称济钢）逐步开发生产了中高碳优质碳素结构钢。
用户对产品的质量提出了很高要求。
为此，炼钢厂对影响连铸坯质量的工艺参数进行了摸索。
为了进一步改善中高碳钢连铸坯质量，减轻中心偏析，提高等轴晶比例，又应用了结晶器电磁搅拌技术。
实践证明，通过优化连铸工艺参数和采用结晶器电磁搅拌技术，对产生优良的连铸坯低倍组织，减少中心偏析有明显的作用。
现以济钢所炼45#、70#钢铸坯的低倍情况和中心碳偏析情况加以总结分析。
1、连铸机的基本情况济钢3#连铸机系上海重型矿山机械有限公司制造安装其基本参数为：流数：4流间距：1200mm弧形半径：8m结晶器长度：900mm连铸坯规格：150mm ×150mm电磁搅拌方式：结晶器电磁搅拌M —EMS 液面控制方式：塞棒自动控制系统2.1所取45#、70#钢铸坯低倍样的炼钢工艺流程及执行标准，济钢品种钢铸坯低倍样连铸的工艺流程如图1所示：图1铸坯低倍样炼钢工艺流程图2.2执行标准为：GB226-91《钢的低倍组织及缺陷酸浊检验方》和YB/T153-1999《优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织评级图》。
3、铸坯低倍组织试验 3.1试样的制度从现场红坯上割取150mm ×30mm 的横剖样及150mm ×250mm 的纵剖样。
连铸工艺参数对SWRH82B钢160 mm×160 mm坯中心碳偏析的影响
８２Ｂ钢 的 生产 流 程 为 ：１２０ ｔ转 炉 一 ＬＦ精 炼 一 １６０ ｍｍ×１６０ ｍｍ 小方 坯连 铸 一 控 轧控 冷 工 艺 。试 验所 取 的 ８２Ｂ铸 坯 化 学成 分 见 表 １，连 铸 过 程 基 本 工艺参 数 如表 ２所示 。
连铸 过 程 被认 为 是 控 制碳 偏 析 最好 的 阶段 ，因 而 本 文 针 对 连 铸 工 艺 参 数 对 ８２Ｂ钢 中心 碳 偏 析 的
影 响进行 了研 究 ，通 过现 场 试 验 研 究 了 结 晶器 电磁 搅拌 频 率 、拉 速 、过 热 度 及 二 次 冷 却 强 度 对 ８２Ｂ钢 铸坯 中心碳偏析的影 响，确定 了现行生产要求 和现 有设 备下 的最 佳工 艺参 数 。
摘 要 试验 研究了结晶器电磁搅拌频率 、拉速 、过热度及二冷 强度 对 ＳＷＲＨ８２Ｂ连铸小方坯 中心碳偏析 的影 响。研究 结果 表明 ，结 晶器搅拌 电流为 ３００ Ａ时 ，低电磁搅拌频 率下铸 坯 中心 碳偏析 情况较 好 ；拉 速为 １．８ ｍ／ｍｉｎ 时 ，提高二冷 比水量有利于改善 中心碳偏 析 ，但二冷 比水 量过高会 加剧偏 析 ；拉速为 １．８ ｍ／ｍｉｎ时 ，二 冷 比水 量为 ０．７５ Ｌ／ｋｇ较为合适 ，拉 速为 １．９ ｎＪｍｉｎ时 ，二冷 比水量为 ０．８ Ｌ／ｋｇ是 比较 合适 的 ；当过热度在 ２０—３０℃时 ，过热度 对 铸 坯 中 心碳 偏 析 的 影 响 不 大 。
Ｍ ａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｄｅｘ ＳＷ ＲＨ８２Ｂ Ｓｔｅｅｌ， １６０ ｍｍ ｘ １６０ ｍｍ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｂｉｌｌｅｔ， Ｃｅｎｔｅｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ，Ｃａｓｔｉｎｇ Ｓｐｅｅｄ， Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗ ａｔｅｒ Ｒａｔｉｏ．Ｓｕｐｅｒｈｅａｔ
连铸圆坯成分偏析分析及控制措施
连铸圆坯成分偏析分析及控制措施为掌握大断面连铸圆坯的成份偏析情况，为后续生产提供指导，技术中心与质检科对铸造一车间8月10日生产的φ350mmQ345B、9月9日生产的φ400mm35钢连铸坯进行了取样，分析了铸坯化学成份及存在的成分偏析问题，提出了相应的预防控制措施。
现将分析结果汇报如下：1、连铸坯成分分析1.1、φ350mmQ345B取样及成份分析1.1.1、成份分析取样炉号：ZD14108083。
钢种：Q345B。
生产日期：2014年8月10日。
对连铸坯按照图1的点位进行取样分析，分析结果见表1。
表1 φ350mm Q345B连铸坯成分分析结果备注：成品成分为中间包钢水样成分分析结果。
图1 φ350mm Q345连铸坯成分分析点分布1.1.2、偏析度分析偏析度计算：Cc/C0＝[（1#+2#+3#+4#+5#+6#+7#+8#+9#）/9]/5#。
碳偏析度：上下＝0.164/0.13=1.262，左右＝0.16/0.13=1.231；硅偏析度：上下＝0.279/0.27=1.033，左右＝0.27/0.27=1.000；锰偏析度：上下＝1.288/1.21=1.064；左右＝1.26/1.21＝1.041；磷偏析度：上下＝0.0103/0.009=1.144；左右＝0.009/0.009＝1.000；硫偏析度：上下＝0.004/0.0019=2.105；左右＝0.004/0.0021＝1.905。
1.1.3、偏析规律从偏析分析结果看，此炉φ350mmQ345B连铸坯成份偏析存在以下规律：⑴、偏析度从大到小依次为硫、碳、磷、锰、硅，偏析最大元素为硫元素。
成份偏析中，C的最大偏差为+0.06%，Si的最大偏差为+0.02%，Mn的最大偏差为+0.19%，P的最大偏差为+0.005%，S的最大偏差为+0.003%，其中C、Si、Mn、P元素为负偏析，S元素为正偏析，⑵、成分偏析的部位主要是二分之一半径及铸坯中心部位，即2、3、5、7、8、c、e、g点，外其他部位的成分比较接近，且能代表整个铸坯的平均成分。
偏析对于连铸坯性能的影响分析
Q345B钢种连铸（直弧型连铸机）板坯（化学成分如 表1所示），钢板具体生产工艺路线为:KR"BOF" LF"连铸板坯。
搅拌和轻压下凝固控制等先进技术，以减少连铸坯
在连铸板坯上取横截面试样，分别采用酸浸低
给钢板带来的缺陷隐患。连铸板坯具有纯净度高、 倍评级（YB/T 4003-2016 标准）、LECO CS400 型红
进行偏析分析%「8& ,A区域C,Mn偏析特征如图9所 示。在连铸坯上正常凝固点；和白亮带特征区上 点C处取样，进行铸态组织观察，结果如图4所示。
碳偏析指数=G /c$ 式中 Ci为测试点碳含量（％ ）；Co为熔炼碳含量
（%）'
图1连铸板坯低倍形貌
報 霜 罡 準 砸 岡 ®
图2连铸坯厚度方向碳偏析
图9连铸坯A区域碳和锰偏析分布
由连铸坯上的组织形貌可见，在外弧白亮带上 C试样的珠光体比例明显低于正常凝固区域B试样 的珠光体数量，且C处柱状晶晶间铁素体更为粗 大，组织分布均匀性相对较差，不利于该区域材料性 能的均匀性。
由图6所示，试样材料断面收缩率结合图4的 连铸坯局部组织也可以发现，外弧白亮带处材料（试 样E）由于组织的不均匀，在740-860 =温度条件 下，试样变形过程中局部应力集中导致的试样断裂, 明显降低了材料的塑性（断面收缩率）；且在740940 =温度下，白亮带处材料（试样E）塑性均低于 正常材料（试样D）。在高温（$1100=）条件下，由 于碳含量相对较低，白亮带处材料（试样E）与正常
3结果分析
图1,2,9偏析测试结果表明，连铸坯中心处呈 正偏析态，中心到两侧白亮带之间的区域呈负偏析 状态，靠近白亮带向两侧表面各有一个区域呈正偏 析态，总体来说，内弧侧的C含量高于外弧对应的 区域。横截面厚度方向最大的正偏析区域在内弧白 亮带向内弧一侧的附近区域，碳偏析指数达到1.09, 最大的负偏析区域在靠近中心点向外弧一侧，碳偏 析指数达到0. 92；原位分析结果也证实了连铸坯上 的这种偏析趋势。连铸坯的最后凝固区域在厚度中
连铸工艺对铸坯碳偏析的影响
第3期 2010年5月连铸Continuous CastingNo.3May 2010连铸工艺对铸坯碳偏析的影响张广军, 张旭东, 张劲峰, 刘兴洪(江阴兴澄特种钢铁有限公司一分厂,江苏江阴214429)摘 要:研究认为铸坯凝固过程碳的不均匀分布是导致铸坯低倍偏析的主要原因,碳分布不均匀程度基本与钢种碳含量成正比,由此将不同钢种的碳分布标准偏差和极差修正成20CrMo H 钢碳分布偏析后统一研究。
在正常生产条件下将浇注过热度控制在15～25℃范围、二冷比水量在0135L/kg 、结晶器和末端电磁搅拌扭矩分别为18cN ・cm 和15cN ・cm 对铸坯碳偏析改善有利。
采用组合参数进行生产实践检验,连铸坯修正碳偏析标准偏差和修正碳偏析极差降到了01015%和01025%以下。
关键词:连铸工艺;铸坯;碳偏析中图分类号:TF 777.2 文献标志码:A 文章编号:100524006(2010)0320043204E ffect of CC Process on Macro C arbon Segregation in Steel B loomZHAN G Guang 2jun , ZHAN G Xu 2dong , ZHAN G Jin 2feng , L IU Xing 2hong(The No.1Plant ,Xingcheng Special Steel Co.,Ltd.,Jiangyin 214429,Jiangsu ,China )Abstract :Investigation shows that the main reason of macro carbon segregation in steel bloom is nonhomogeneous distribu 2tion of carbon during solidification of bloom ,and severity of nonhomogeneous distribution of carbon is proportion to the car 2bon content of steel.Standard deviation and range of carbon distribution in various steel grades were normalized to distribu 2tion of carbon segregation in 20CrMo H ,then the data were analyzed in the same scale.In normal continuous casting ,the following casting parameters can improve carbon segregation of casting bloom ,such as casting overheat at 15-25℃,the a 2mount of secondary cooling water is 0.35L/kg ,stirring torque of mold and final electromagnetic stirring are respectively 18and 15cN ・cm.The normalized standard deviation and range of carbon segregation decreased to below 0.015%and 01025%after the best combination of parameters were used in production practice.K ey w ords :CC process ;casting bloom ;carbon segregation作者简介:张广军(1969—),男; E 2m ail :zhangguangjun_66@ ; 收稿日期:2009211210 轧材通常在横截面上存在着不同程度的低倍偏析缺陷、也就是化学成分的不均匀分布,这种缺陷会对机加工、热处理、尺寸稳定性以及使用安全性和各种应用性能带来许多不利的影响[122]。
高碳钢连铸方坯中心偏析
高碳钢连铸方坯中心偏析薛正良李正邦张家雯摘要：综述了高碳钢连铸方坯中心偏析的成因和控制方法,分析了电磁搅拌和接近液相线温度的低过热度浇铸技术对消除或改善高碳钢连铸方坯中心偏析的作用和效果。
指出低过热度浇铸和二次水膜强化冷却是解决高碳钢连铸方坯中心偏析的有效途径,并可提高拉坯速度。
关键词：连铸坯中心偏析高碳钢低过热度Centerline Segregation in Continuous Cast High-Carbon SteelBilletXue Zhengliang Li Zhengbang Zhang Jiawen(Center Iron & Steel Research Institute)Abstract：The formation mechanism and control technology of centerline segregation in continuous cast high-carbon steel billets are reviewed in this paper.The effects of electromagnetic stirring and low surperheat casting at near liquidus temperature on eliminating or improving the centerline segregation in high-carbon steel billets are also analyzed.It is put forward that casting at near liquidus temperature and internsive secondary cooling are the effective way to solve the centerline segregation in continuous casthigh-carbon steel billets,which also can increase casting speed. Keywords：continuous cast billet centerline segregation high-carbon steel low superheat▲中心偏析是连铸坯中最常见的宏观缺陷,由于它不能通过后续的轧制或退火处理来消除,因而对材料的机械性能和加工性能产生有害的影响。
连铸坯的宏观偏析及控制
连铸坯的中心偏析及控制摘要:对连铸坯的中心偏析进行研究分析,并且分析影响中心偏析的因素,主要有过热度和鼓肚等因素,从而采用一些措施来降低中心偏析,主要有稳定和降低过热度,控制钢液中碳磷硫的含量,二次冷却工艺,稳定拉速,采用电磁搅拌等措施.关键字:连铸坯, 过冷度, 中心偏析, 鼓肚成因1 连铸坯的偏析铸坯凝固过程中, 表层因激冷生成细小枝晶（激冷层）, 随着表层凝固厚度增加, 铸坯内部向外传热能力降低, 铸坯开始呈现定向凝固, 形成由外向内的长条状树枝晶(柱状晶)。
由于选分结晶的原因, 溶质元素向熔池(液相区)积聚, 当柱状晶增长而生成搭桥现象时, 富集溶质元素的钢液被封闭而不能与其它液体交换, 在该处形成C S等元素的正偏析同时, 上部钢液不能补充此处的凝固收缩, 从而伴随有残余缩孔。
图1为铸坯凝固过程此形成中心偏析的示意。
图1铸坯凝固形成宏观偏析示意2 连铸坯的中心偏析形成的机理1）钢锭中心凝固理论该理论认为当浇注钢液碳含量超过0.45%(质量分数) 时，即使是中等过热度的钢液也有柱状晶强烈增长的趋势，在凝固后期由于铸坯断面中心柱状晶的搭桥，当桥下面的钢液继续凝固时，得不到上部钢液的补充，下部区域就形成缩孔、疏松及中心偏析。
2）溶质元素析出与富集理论该理论认为铸坯从表壳到中心结晶过程中由于钢中一些溶质元素( 如碳、锰、硼、硫或磷) 在固液边界上溶解并平衡移动，从柱状晶析出的溶质元素扩散到尚未凝固的中心，即产生铸坯的中心偏析。
3 影响中心偏析的因素1）钢水的过热度过热度是决定等轴晶率大小的一个重要参数。
过热度越低，断面上产生的等轴晶率就越大，从而偏析程度就越小,经过统计大量的试验数据表明等轴晶率与过热度的关系如图1所示图2 等轴晶率与过热度的关系过热度低时，能提供大量的等轴晶核，生成等轴晶，阻止凝固前期柱状晶的形成，并生成由细小等轴晶组成的大面积等轴晶区。
若过热度高，柱状晶区便扩大，甚至产生柱状晶搭桥现象，从而形成中心疏松或缩孔，随之产生严重的中心偏析。
影响连铸坯质量的因素及对策
影响连铸坯质量的因素及对策赵长忠（石横特钢集团有限公司，山东泰安271612）摘要：在直接轧制连铸坯或是连铸坯热送热装时都需要保证其高质量和零缺陷，但具体生产中很难保证连铸坯不出现质量缺陷，从而工厂生产时应重视这一问题。
文章将围绕连铸坯存在的质量缺陷进行分析，探讨其缺陷出现的原因，并制定相应的预防对策，以供参考。
关键词：连铸坯；质量；因素Metallurgy and materials作者简介：赵长忠，（1973-），男，山东昌乐人，主要研究方向：连铸工艺及连铸坯质量控制。
应用连铸技术将连铸比提高的过程中，应该重视连铸坯的质量将其存在的缺陷消除，连铸坯存在的质量缺陷会对钢材轧制质量产生重大影响，甚至会浪费大量钢材。
连铸坯的高质量主要体现在其洁净度、表面质量、内部质量等方面。
在钢水进入结晶器前，应维持钢水洁净程度，钢水在结晶器中凝固过程会对连铸坯表面质量有直接影响，在结晶器中凝固也会影响铸坯内部质量。
现阶段连铸钢种越来越多，加上连铸连轧越来越高的要求着连铸坯质量提高，在生产中应保证铸坯生产无缺陷，从而达到后续轧制要求。
1连铸坯质量缺陷及成因1.1夹渣缺陷夹渣是漂浮在结晶器内具有高自燃点和较差流动性的浮渣，被咬入铸坯表面之后残留的熔渣；浸水式水口剥落和溶损、中间包和钢包的耐火材料内衬与覆盖剂都能够成为浮渣；结晶器保护渣没有熔融时被咬入会变成夹渣；结晶器液面中漂浮的夹杂物，没有熔化或是溶解吸附，被结晶器钢液咬入成为夹渣；不具备合理精炼、冶炼及脱氧等条件，钢水洁净度差将会增加夹渣。
1.2气泡缺陷铸坯在凝固过程中钢中气体生成压力超过大气压力与钢水静压力总和，由此构成气泡，若无法及时溢出就会残留下来，从而出现气泡缺陷。
形成气泡的主要原因是没有足够脱氧；钢中碳和硅含量会对生成气泡造成影响；使用的原材物料含有较高水分也会造成气泡缺陷。
1.3表面裂纹缺陷在铸坯断面尺寸、工作表面状况以及结晶器结构、铸机浇注条件、冶炼工艺条件、浇注钢种具备的化学成分等工艺因素下连铸坯可能出现裂纹情况、在增加板坯宽度和减小厚度条件下，会将表面纵裂倾向加大。
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连铸工艺参数对高碳连铸坯成分偏析的影响姚桢;李长荣;刘卫【摘要】结合国内某钢厂高碳钢生产工艺现状,采用低倍检验和化学成分分析方法研究了过热度、拉速、二冷比水量对高碳连铸坯成分偏析的影响,对连铸工艺参数进行优化,确定了最佳的生产工艺参数.结果表明:过热度增大,铸坯的中心偏析、中心缩孔和中心疏松均有明显的恶化趋势;比水量增大,铸坯中心碳偏析程度得到改善,中心疏松和中心缩孔程度变化不大;拉速提高,中心碳偏析和中心疏松程度均得到改善,中心缩孔程度变化不大.最佳生产工艺参数为:过热度控制在15～25℃、拉速为1.80 m/min、比水量为0.72 L/kg.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)021【总页数】4页(P72-75)【关键词】高碳钢;小方坯;工艺参数;中心缺陷【作者】姚桢;李长荣;刘卫【作者单位】贵州师范大学材料与建筑工程学院, 贵州贵阳 550025;贵州大学材料与冶金学院, 贵州贵阳 550025;贵州师范大学材料与建筑工程学院, 贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TF777.2高碳硬线钢作为金属制品的原料，被广泛用于制造预应力钢丝、钢绞线、钢丝绳、轮胎钢丝等，其拉拔性能的好坏将直接影响着产品的质量和使用。
而高碳钢由于具有较宽的凝固温度区间，在凝固过程中具有较大的糊状区，会使得连铸坯易形成中心偏析和中心缩孔[1]。
研究表明[2]，中心偏析和中心缩孔是造成高碳钢线材在冷加工过程中拉拔断裂的重要原因之一。
因此，改善中心偏析对提高高碳钢连铸坯质量具有重要的现实意义。
本文选取国内某钢厂2#小方坯连铸机SWRH82B为实验试样，系统研究了拉速、过热度、二冷比水量等连铸工艺参数对高碳连铸坯成分偏析的影响，并在此基础上对连铸工艺参数进行优化，确定各连铸工艺参数的最佳控制范围，为高碳钢的实际生产提供理论依据。
1 实验1.1 取样方案本文主要研究国内某钢铁公司生产的SWRH82B预应力钢绞线，根据其具体生产工艺条件，先在实验流次取300 mm的铸坯样一块，再从该铸坯样上截取某一横截面试样(厚度为20 mm)用于成分分析和低倍检验。
1.2 实验内容(1)中心元素偏析指数分析采用直径为3 mm的钻头在SWRH82B铸坯样横断面钻取0.8～1.0 g的钢屑用做成分分析，钻入深度为5 mm。
取样方法如图1所示，其中5点为中心点，1点、2点、8点、9点为距边缘5 mm处，3点、7点为距中心37.5 mm处，4点、6点为距中心53 mm处。
试样的碳偏析指数由取样点元素含量Ci与测定结果的加权平均值C0之比来表示[3]：(1)式中：C0化学成分测定结果的加权平均值；Ci点对应的化学成分测定值。
图1 取样方法Fig.1 Sketch map of test sample(2)低倍检验按照GB/T226-1991操作要求，将低倍试样放入能完全浸泡横截面的1:1的盐酸溶液中，加热至70～80 ℃，在该温度范围内保持25 min后取出试样，立即用清水和3%～5%碳酸钠水溶液冲洗去除试样表面的腐蚀产物，再用吹风机吹干，用数码相机或扫描仪获取低倍图像，用于分析试样的低倍缺陷，对中心缩孔和中心疏松按YB/T153-1999进行评级。
2 结果与讨论2.1 过热度对成分偏析的影响表1 SWRH82B试样的工艺条件、中心碳偏析指数及低倍检验结果Table 1 Process parameters, central corbon segregation ratio and macrostructures of SWRH82B sample试样号拉速/(m/min)过热度/℃比水量/(L/kg)中心碳偏析指数中心疏松中心缩孔角裂纹82B-11.74150.491.040.50.5-82B-21.74300.491.271.510.582B-31.74280.491.17210.5图2 过热度对SWRH82B铸坯样碳偏析指数的影响Fig.2 Effect of superheat on carbon segregation ratio of SWRH82B sample合适的钢水过热度是保证连铸操作正常进行的重要条件之一，因此，本文在拉速和比水量等连铸工艺参数不变的典型工况下，对不同过热度条件下的SWRH82B钢进行分析取样，研究钢水过热度对高碳连铸坯成分偏析的影响，试样的工艺条件、中心碳偏析指数及缺陷评级结果如表1所示。
不同钢水过热度条件下所取SWRH82B试样的元素偏析指数和低倍检验结果分别见图2和图3。
由上可知，随着过热度的增大，中心碳偏析指数逐渐增加，说明中心碳偏析比较严重，这是因为过热度的增加会使柱状晶组织的生长速率增大，枝晶间未凝固钢水的溶质元素得到了富集，从而导致铸坯中心偏析严重[4]。
图3 不同过热度条件下低倍检验结果Fig.3 Macrostructures of SWRH82B billets at different superheat从图3可以看出，在拉速、二冷比水量不变的情况下，82B-2、82B-3号试样由于过热度较高，中心疏松和中心缩孔有明显的恶化趋势，其中82B-3号试样中心疏松级别达到2.0，严重影响铸坯的内部质量。
且在试样82B-2、82B-3还出现一定程度的角部裂纹，可能是由脱方引起，一般来说，裂纹常发生在柱状晶区域，多为沿着晶界的断裂。
因此，降低过热度是控制柱状晶和等轴晶比例的重要手段，但较低的过热度容易造成中间包水口堵塞，严重影响生产效率。
因此，结合正常生产要求和过热度控制水平，应将过热度控制在15～25 ℃以内。
2.2 比水量对中心成分偏析的影响表2 试样的工艺条件、中心碳偏析指数及低倍检验结果Table 2 Process parameters, central segregation ratio and macrostructures of SWRH82B sample试样号拉速/(m/min)过热度/℃比水量/(L/kg)中心碳偏析指数中心疏松中心缩孔82B-21.74300.491.271.5182B-41.74300.721.1611图4 比水量对SWRH82B铸坯样碳偏析指数的影响Fig.4 Effect of secondary cooling water flow rate on carbon segregation ratio of SWRH82B sample 在正常生产情况下，保持拉速、钢水过热度等连铸工艺参数不变，研究二冷比水量对高碳连铸坯成分偏析的影响，试样的工艺条件、中心碳偏析指数及缺陷评级结果如表2所示。
不同二冷比水量条件下所取试样的元素偏析指数和低倍检验结果分别见图4和图5。
表2结果显示，在其他连铸工艺参数不变的情况下，高碳钢小方坯中心碳偏析指数随着二冷比水量的增大而下降，说明当冷却强度增大时，枝晶的生长速率随着铸坯的迅速凝固而加快，析出大量的细密枝晶形成了密集的枝晶骨架，从而阻止了由晶体沉淀引起的比重偏析，减少了随后参与缓慢凝固的溶体数量，抑制了中心偏析的产生[5]。
图5 不同二冷比水量条件下低倍检验结果Fig.5 Macrostructures of samples at different secondary cooling water flow rate对比图5的样品可知，比水量的增加对试样的中心缺陷并未造成明显的恶化现象，但82B-4试样由于取样炉次的过热度较高，仍存在一定的中心疏松和中心缩孔。
在实验过程中对矫直温度进行了测定，实验流次在浇注前、中、后期的矫直温度均远高于矫直温度(900 ℃)，二次冷却强度有很大的上升区间。
但由柱状晶和等轴晶转换模型(CET)可知[6]，当二冷冷却强度过大时，铸坯温度梯度增大，促进了柱状晶的充分发展，不利于铸坯内部质量的控制。
因此，适当提高冷却强度不仅能够细化组织晶粒，还能缩短液相穴深度，增加坯壳厚度，从而有效改善高碳钢小方坯的中心缺陷。
2.3 拉速对中心成分偏析的影响通过上述研究结果，将二冷比水量调整为0.72 L/kg，在其他连铸工艺参数保持不变的情况下，根据不同的拉速进行取样分析，研究拉速对高碳连铸坯成分偏析的影响，SWRH82B试样的工艺条件、中心碳偏析指数及缺陷评级结果如表3所示。
不同拉速下所取试样的元素偏析指数以及低倍检验结果分别见图6和图7。
从表3中数据可以看出，在82B-5号试样所采取的工况下，由于拉速较低，铸坯在二冷区停留时间较长，导致铸坯过冷，造成严重的中心疏松和中心偏析。
随着拉速的提高，82B-6号铸坯的中心碳偏析指数为1.13，中心疏松级别由1.5降至1.0，中心缩孔程度不变，说明此拉速匹配二冷比水量0.72 L/kg能够获得较好的铸坯内部质量。
而当拉速从1.79 m/min进一步提高至1.83 m/min时，由于拉速对柱状晶的影响因素小于其他工艺参数，所以82B-6、82B-7号试样的中心碳偏析指数基本保持不变，但中心疏松和中心缩孔有明显的恶化趋势。
因此，综合考虑铸坯质量和生产效率，生产小方坯时，应选择拉速1.79 m/min与比水量0.72 L/kg进行匹配。
表3 试样的工艺条件、中心碳偏析指数及低倍检验结果Table 3 Process parameters, central segregation ratio and macrostructures of SWRH82B sample试样号拉速/(m/min)过热度/℃比水量/(L/kg)中心碳偏析指数中心疏松中心缩孔82B-51.73300.721.341.50.582B-61.79300.721.1310.582B-71.83300.721.151.52图6 拉速对SWRH82B铸坯样碳偏析指数的影响Fig.6 Effect of casting speed on carbon segregation ratio of SWRH82B sample图7 不同拉速条件下低倍检验结果Fig.7 Macrostructures of samples at different casting speed2.4 连铸工艺参数的优化根据国内某钢厂高碳钢生产的工艺现状，在中间包钢水过热度控制波动较大的情况下，进行拉速和二冷比水量匹配优化，提出如表4的优化实验方案。
表4 优化实验方案Table 4 Optimized experimental protocol钢号拉速中包温度/℃Q1/(m3/h)Q2/(m3/h)Q3/(m3/h)Q/(m3/h)比水量/(L/kg)振频C/minSWRH82B1.801483～14985.6842%5.6641%2.3417%13.680.72159所取试样编号及工艺条件如表5所示。