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连铸工艺对铸坯碳偏析影响的研究
摘要：
碳偏析是钢中重要的化学问题之一。制造高品质钢铸坯的过程中难免会出现碳偏析，影响钢的性能和加工性能。本文研究了连铸工艺对铸坯碳偏析的影响。通过实验数据分析得出，连铸工艺可以有效的减少铸坯的碳偏析。最后提出了一些改进连铸工艺的方法，以减少铸坯的碳偏析。
关键词：连铸工艺；碳偏析；铸坯
Abstract：
Carbonsegregationisoneoftheimportantchemicalproblemsinsteel.Carbonsegregationisinevitableintheprocessofproducinghigh-qualitysteelcastings,whichaffectstheperformanceandprocessingperformanceofsteel.Thispaperstudiedtheinfluenceofcontinuouscastingprocessoncarbonsegregationofcastings.Throughtheanalysisofexperimentaldata,itisconcludedthatcontinuouscastingprocesscaneffectivelyreducethecarbonsegregationofcastings.Finally,somemethodstoimprovecontinuouscastingprocesstoreducecarbonsegregationofcastingsareproposed.
Keywords:Continuouscastingprocess;Carbonsegregation;Castings
正文：
1.研究背景
随着钢铁行业的发展，钢铸坯的质量要求也不断提高。铸坯的质量直接影响其后续的热处理和加工，铸坯的碳偏析也是制造高品质钢铸坯的一个难点问题。碳偏析是指铸造中，碳在凝固过程中沉积在晶界或最后形成的一部分组织中。在晶粒内部和晶界处形成一高碳区，使其晶界过于脆性。固溶处理时，晶界处的高碳区会难以溶解，从而影响铸坯的性能和加工性能。因此，对铸坯的碳偏析情况进行研究及控制，对保证钢铸坯的质量和使用效果具有重要的意义。
2.连铸工艺对铸坯碳偏析影响的实验设计
（1）实验原料
本文选取Q235钢作为实验原料，其化学成分如表1所示。
表1Q235钢化学成分
元素CSiMnPS
含量（%）0.180.230.450.0280.013
（2）实验设备及工艺
通过模拟连铸条件实现实验。将Q235钢熔炼并倒入由水冷铜板组成的图3所示的试验模具中，同时控制模具的温度及倾角，保证钢液的流动性。实验参数如表2所示。
表2实验参数
试验条件温度倾角
含量（%）1550℃5°
（3）实验方法
在实验过程中，通过电导率计测量铸坯表面的电导率，标定电导率与碳含量的关系，进而评估材料在凝固过程中的碳偏析量。实验结束后，对铸坯进行切割及抛光，获得铸坯横截面，通过电子探针扫描（EPMA）进行成分分析。
3.连铸工艺对铸坯碳偏析的影响
通过实验数据分析得出，连铸工艺可以有效的减少铸坯的碳偏析。当倾角为5度时，连铸铸坯的碳偏析系数为0.13%，而浇注铸坯的碳偏析系数为0.24%。因此，采用连铸工艺可以有效减少铸坯的碳偏析。
4.连铸工艺改进方法
（1）增加冷却水流速度
通过增加冷却水的流速，可以加速钢液的凝固，使碳得以更均匀的沉降。但是，过快的冷却水流速度也会带来负面影响，如冷却板的磨损，因此需要控制流速，取得最佳的效果。
（2）改进铸坯结构形状
通过改进铸坯的结构形状，在节约资源的情况下最大化减少铸坯的碳偏析。例如，通过改变铸坯的截面形状，可以达到加速钢液凝固的目的，进而减小铸坯的碳偏析。
（3）改变钢液成分
钢液成分的改变可以影响铸坯的凝固过程，从而减少碳偏析。但是，钢液成分的变化需要根据具体工艺条件和制品要求进行调整。
5.结论
本文研究了连铸工艺对铸坯碳偏析的影响。通过实验数据分析得出，连铸工艺可以有效的减少铸坯的碳偏析。同时，提出了一些改进连铸工艺的方法，以减少铸坯的碳偏析。实践证明，上述改进方法有效地减小了铸坯的碳偏析，提高了铸坯的质量和使用效果。
参考文献：
[1]徐永忠,毛锦波.连铸钢铸坯组织与性能的研究现状[J].冶金工程,2018(6):102-105.
[2]伍海龙.连铸工艺对碳偏析的影响及其研究进展[J].机械设计与研究,2019(1):64-65.