连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法

本发明涉及一种连铸方法，尤其是一种连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法。

背景技术：

1、钢液由于溶质分配系数的不同，在凝固过程中会形成宏微观偏析，同时在枝晶搭桥与凝固收缩的作用下产生中心缩孔与疏松，偏析与缩孔两种冶金缺陷经常是相伴相生的。宏观偏析将降低铸坯的合格率、力学性能与耐蚀性以及易形成裂纹。微观偏析将会在后续的轧制生产过程中形成带状组织，影响材料的力学性能和机械性能。中心缩孔与疏松将会易在后续的轧制生产过程中扩展成裂纹，严重影响产品质量。因此改善铸坯内部质量具有重要意义。连铸坯的装送过程的加热过程是改善铸坯内部微观偏析的一种最有效方法，即铸坯在轧制前进行加热保温处理，使得微观偏析进行扩散均匀化，降低铸坯微观偏析对轧材的影响。

2、目前已公开的专利申请中，专利cn201810804789.4“铸坯微观组织模拟方法”利用铸坯某区域内部的微观偏析及二次枝晶间距，通过构建元素浓度分布扩散模型，进而预测所需的加热时间与温度；但该方法仅能得出扩散时间与温度，不能对扩散后的微观偏析比值进行预测。专利cn202010394128.6“一种促进连铸坯均质化处理的控制方法”利用脉冲电流提高连铸坯加热过程中溶质原子扩散迁移率，有效降低晶间溶质偏析；但其仅考虑了枝晶间的扩散，未考虑缩孔内部微观偏析扩散以及缩孔对微观偏析扩散的影响情况。专利申请cn202111134925.1“一种减轻车轴钢坯lz50微区碳偏析的高温扩散加热工艺”提供一种合理加热工艺来减轻车轴钢坯lz50的微观偏析，其同样未对加热后的微观偏析进行预测。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的步骤为：包括步骤为：1)使用场发射电子显微镜进行缩孔形貌扫描得到缩孔内部加热前微观偏析比值srah，采用公式(1)计算满足加热前微观偏析比值srah的时间t′；

3、

4、式(1)中，α为与钢种有关参数，为1+[c]/2；srah为加热前微观偏析比值；r为缩孔平均直径，μm；d为热扩散系数，cm2/s；t′为满足加热前微观偏析比值srah的时间，s；

5、2)根据公式(2)计算加热温度下不同加热时间t所对应的加热后微观偏析比值srbh；

6、

7、式(1)中，α为与钢种有关参数，为1+[c]/2；srbh为加热后微观偏析比值；r为缩孔平均直径，μm；d为热扩散系数，cm2/s；t为加热时间，s；t′为满足加热前微观偏析比值srah的时间，s。

8、进一步的，使用超声波扫描显微镜对连铸坯的试样进行分层扫描，并对分层扫描的图片进行三维缩孔重构，找到试样中缩孔集中的部分并切割出来，形成缩孔集中样；使用场发射电子显微镜对缩孔集中样进行缩孔形貌扫描，得到加热前微观偏析比值srah。

9、进一步的，所述步骤2)中，当加热后微观偏析比值srbh≤1.5时，则认为铸坯达到了均匀化。

10、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过分析连铸坯缩孔内部微观偏析的偏析比值，进而确定连铸坯内部的微观偏析程度，从而可以根据分析确定合适的加热工艺参数。本发明给出了具体参数的获得及计算方法，分析结果准确、快速，能有效地为铸坯装送过程的热处理工艺提供技术支持。

技术特征：

1.一种连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法，其特征在于，包括步骤为：1)使用场发射电子显微镜进行缩孔形貌扫描得到缩孔内部加热前微观偏析比值srah，采用公式(1)计算满足加热前微观偏析比值srah的时间t′；

2.根据权利要求1所述的连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法，其特征在于：使用超声波扫描显微镜对连铸坯的试样进行分层扫描，并对分层扫描的图片进行三维缩孔重构，找到试样中缩孔集中的部分并切割出来，形成缩孔集中样；使用场发射电子显微镜对缩孔集中样进行缩孔形貌扫描，得到加热前微观偏析比值srah。

3.根据权利要求1或2所述的连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法，其特征在于：所述步骤2)中，当加热后微观偏析比值srbh≤1.5时，则认为铸坯达到了均匀化。

技术总结
本发明公开了一种连铸坯加热过程缩孔偏析扩散的预测方法，包括步骤为：1）使用场发射电子显微镜进行缩孔形貌扫描得到缩孔内部加热前微观偏析比值SR<subgt;AH</subgt;，采用公式（1）计算满足加热前微观偏析比值SR<subgt;AH</subgt;的时间t′；2）根据公式（2）计算加热温度下不同加热时间t所对应的加热后微观偏析比值SR<subgt;BH</subgt;。本方法通过分析连铸坯缩孔内部微观偏析的偏析比值，进而确定连铸坯内部的微观偏析程度，从而可以根据分析确定合适的加热工艺参数。本方法给出了具体参数的获得及计算方法，分析结果准确、快速，能有效地为铸坯装送过程的热处理工艺提供技术支持。

技术研发人员：祭程,徐海军,朱苗勇,黄永建,孙晓明,丁志军,曹玉鹏,胡正伟,王翠亮,任鹏飞
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15