[发明专利]一种连铸钢坯合金元素微观偏析的评价方法

说明书

技术领域

本发明属于连铸钢坯的成分分析技术领域，特别涉及一种连铸钢坯合金元素微观偏析的评价方法。

背景技术

含有较高的Mn、Cr等合金元素的连铸钢坯，在连铸生产时，由于选分结晶作用，在凝固过程中形成合金元素微观偏析。合金元素微观偏析导致在轧材及构件中形成带状组织，严重劣化其力学性能。有效控制钢中合金元素的偏析程度，减轻合金元素的偏析对加工生产、成品质量影响意义重大。众多研究者研究了连铸工艺参数与连铸钢坯合金元素微观偏析的关系，并建立了各种微观偏析模型来计算合金元素的偏析程度。但是由于缺乏合适的评价方法，建立的微观偏析模型无法用试验数据检验。

目前有关连铸坯偏析的研究方法主要集中在宏观偏析领域，而对于合金元素微观偏析的研究方法很少。一般有两种方法分析合金元素的微观偏析程度，扫描电镜能谱法和电子探针法。用扫描电镜的能谱分析枝晶和枝晶间元素的相对成分含量，并确定元素的偏析程度。其问题在于，首先要清晰的侵蚀出枝晶形貌，但有一些连铸坯的枝晶很难别清晰的显示出来。另外更重要的是扫描电镜的能谱分析的误差很大，不能定量地分析枝晶间的偏析程度。利用电子探针的面扫描将合金元素的分布全部显示出来。然后利用划线的方式，取出一条线上的合金元素的分布。枝晶偏析实质上是反映了枝晶间与枝晶干溶质元素浓度的差异，可以用偏析度来表示这种差异：

A=C maxC min]]>

采用上述方法只能定性分析元素偏析情况，且主观因素影响较大。

综上所述，目前尚没有一种能定量评价连铸钢坯合金元素微观偏析的评价方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸钢坯合金元素微观偏析的评价方法，解决了连铸钢坯的合金元素微观偏析无法定量表示出来的问题。它基于凝固过程，能够定量的描述合金元素偏析度，从而判断连铸坯的优劣。

根据凝固原理，合金元素在两相区偏析可以用下面的模型处理。图1和图2表示固液两相区的溶质分布，其中x为树枝晶的生长方向，y为树枝晶的增厚方向，x_E左边为固相区，x_E-x_t为两相区，x_t右边为液相区。当液相温度经过x_t时开始凝固，到xE时凝固完毕。

为了表示柱状晶增厚方向上的溶质分布，假设在两个树枝晶之间有一单元体，其y方向上的长度为l，x方向上的厚度为1，凝固时溶质析出到液相中并在y方向上进行扩散，因此，x、y方向均会出现溶质扩散。

利用以上模型可以得出：

Cs=KC0[aK-1+(1-aKK-1)(1-fs)K-1]]]>

其中G为温度梯度，m为液相线斜率，f_s为固相率。从上式可以看出，合金元素的浓度C_s在f_s较小时对应于枝晶干，而在f_s较大时对应于枝晶间。