文档介绍：电磁搅拌对铸坯化学成分偏析影响机理
吴夜明姚留枋
摘要提出溶质析出-扩散机理:在固-液界面处的溶质析出速率取决于扩散速率,溶质从固-液界面的传质速率取决于溶质的扩散速率。在此基础上,建立了溶质在固液相间平衡分配系数、有效分配系数、扩散系数、铸坯凝固系数之间相互关系的数学模型。
关键词电磁搅拌偏析机理
Effect Mechanism of ic Stirring on Segregation of position in Cast Billet
Wu Yeming and Yao Liufang
(Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081)
Abstract A mechanism of solute precipitating-diffusing has been advanced that the solute precipitating rate at solid - liquid interface diffusing rate,depends on solidification rate, and the rate of transfer mass depends on diffusing rate. Based on the mechanism, a mathematical model that describes the relation of equilibrium distribution ratio between liquid and solid phase, effective distribution ratio, diffusion and solidification coefficient of concast billet has been established.
Material Index ic Stirring, Segregation, Mechanism
电磁搅拌是改善连铸坯质量的重要技术措施之一。然而电磁搅拌在铸坯上产生的白亮带是很难避免的。为了能够理解白亮带产生的原因,需要对这种现象的发生机理做出说明。一些学者[1~5]在这方面进行了研究,但是所建立的理论假说仍难以全面解释有关现象。本文提出了一种溶质“析出-扩散”机理,对铸坯凝固过程中化学成分偏析现象的产生原因做出解释,并建立了溶质在固液相间平衡分配系数、有效分配系数、扩散系数、铸坯凝固系数之间相互关系的数学模型。利用这个模型,对钢中碳和硫在凝固过程中发生偏析的倾向进行讨论。在此基础上,分析了电磁搅拌导致白亮带发生的原因。
1 机理描述和数学模型的建立
为了理解凝固过程化学成分偏析现象,设想以下机理模型。
铸坯中产生偏析的根本原因是由于溶质元素在固相中溶解度较小,而在液相中溶解度较大。凝固开始时,在固-液界面处发生溶质的析出和溶质浓度增加。然而,固-液界面处溶质的增加持续时间不会很长。界面处溶质浓度的增加会导致溶质向液相扩散,并且界面处溶质浓度越高,扩散速率越快。最终达到固-液界面处溶质的析出速率等于该处溶质向液相的扩散速率,并一直保持到铸坯几乎完全凝固。在固-液界面附近溶质浓度分布的示意图见图1。考虑到溶质在固-液界面持续增加的时间很