利用表面粗糙度表征亚包晶钢初始凝固过程中相变收缩程度的方法研究.pdf

中文摘要 摘 要 亚包晶钢表面质量问题是连铸领域长期以来研究的内容。早期对连铸板坯的 研究就已表明,含碳量在 0.09%-0.17% 的亚包晶钢连铸板坯易产生表面纵裂纹，对 其产生原因,研究者们已把目光集中在这类钢种的δ→γ 相变上，而冷却速率是影响 包晶相变收缩程度的重要因素。然而不论是现阶段依托工厂实际成产数据的各种 计算模型，还是前人研发的各种实验方法，都不能实现在结晶器冷却条件下对包 晶相变收缩程度的准确表征。随着拉速的改变，铸坯表面的冷却速率势必也会改 变。因此，实现在大冷却速率条件下对包晶相变收缩程度的表征，不仅有助于研 究冷速对包晶相变收缩程度的影响规律，同时还能为亚包晶钢连铸过程中表面裂 纹的控制提供指导意见。 本文以表面粗糙度Ra(δ/γ)值表征亚包晶钢初始凝固过程中包晶相变收缩程度， 利用高温激光共聚焦扫描显微镜实现钢样的熔化、凝固、原位观察以及表面粗糙 度的测量过程。并依据前人关于连铸结晶器内冷却条件的研究成果，以接近实际 连铸坯的冷却强度作为钢样初始凝固过程的的冷却条件。原位观察了低碳钢、包 晶钢和高碳钢凝固过程中各阶段相变行为引起的表面形貌变化，测量了其表面粗 糙度。并与相图结合，分析判断了不同的相变行为对表面粗糙度的影响。发现有 包晶相变的亚包晶钢表面粗糙度明显大于超低碳钢、高碳钢，然后测量了不同碳 含量亚包晶钢包晶相变产生的表面粗糙度。以探究大冷却条件下碳含量对包晶相 变收缩程度的影响，并验证以表面粗糙度Ra(δ/γ)值表征亚包晶钢初始凝固过程中 包晶相变收缩程度方法的正确性。主要研究成果概括如下： ① δ→γ 相变是影响表面粗糙度值的主要因素；包晶相变收缩程度越大，表 面粗糙度值越大。 ② 利用表面粗糙度Ra(δ/γ)值能够在大冷却速率下表征包晶相变收缩程度。 ③在20 ℃/s 冷却速率条件下，0.10C%亚包晶钢表面粗糙度Ra(δ/γ)值为31.5μm 、 0.14C%表面粗糙度Ra(δ/γ)值为25.4μm 、0.16C% 表面粗糙度Ra(δ/γ)值为17.2μm ， 在0.10-0.16C%范围内，碳含量增加，包晶相变收缩程度降低，表面粗糙度值降低。 关键词：连铸；亚包晶钢；包晶相变；收缩；表面粗糙度 I 英文摘要 ABSTRAC The surface quality of hypo-peritectic steel has been a long-term research topic in continuous casting technology. Early research on slabs showed that hypo-peritectic steel with a carbon content of 0.09–0.17% was prone to longitudinal cracks. To discover the reasons behind the longitudinal cracks, researchers have focused their attention on the δ →γ phase transformation of these steels. Noticing the cooling rate is an important factor affecting the degree of shrinkage of the peritectic phase transition .However, no matter the calculation models based on the actual production data in the factory or the experimental methods developed by predecessor, it is hard to characterize the degree of shrinkage of the peritectic phase transition un