包晶转变

包晶转变又称包晶反应。指的是成分中的固相与它周围成分的液相在一定的温度时，相互作用转变成成分是另一新相固溶体或化合物。包晶转变时的收缩、扩散、偏析强度和塑性等会影响结晶器坯壳的形成和铸坯裂纹的形成。生产统计指出，连铸坯纵裂纹是与钢中C含量密切相关的。当C=0.12%左右，铸坯纵裂最为严重。

包晶转变介绍

包晶转变又称包晶反应。指的是成分中的固相与它周围成分的液相在一定的温度时，相互作用转变成成分是另一新相固溶体或化合物。包晶转变时的收缩、扩散、偏析强度和塑性等会影响结晶器坯壳的形成和铸坯裂纹的形成。生产统计指出，连铸坯纵裂纹是与钢中C含量密切相关的。当C=0.12%左右，铸坯纵裂最为严重。

包晶转变包晶转变层分析

基于溶质扩散的包晶转变过程, 当低于包晶温度时，包晶层厚度Δx随时间t的变化关系为：

Δx =2tγ(C₁C₂)D (1)

式中：γ是与合金相图有关的因子；C₁ 和C₂ 分别为包晶层两侧溶质含量；D为包晶相中的平均互扩散系数。由式(1)可知，包晶相两侧成分区间越大, 包晶转变进行得越彻底。然而，由于本研究中包晶相Cu₈Zr₃为固定化学计量比，并且固相中溶质扩散系数非常小，因此，包晶层厚度Δx随时间增加极为缓慢。5 K/min缓冷条件下，Δx仅为5 μm 左右。随冷却速率提高，包晶转变易被抑制。

包晶转变包晶转变与铸坯裂纹

包晶转变时的收缩、扩散、偏析强度和塑性等会影响结晶器坯壳的形成和铸坯裂纹的形成。生产统计指出，连铸坯纵裂纹是与钢中C含量密切相关的。当C=0.12%左右，铸坯纵裂最为严重。

结晶器热流和摩擦力与含碳之间关系研究指出，大约在C--0. 12%时，结晶器热流、坯壳与铜壁之间的摩擦力和铜壁温度均达到最低。检查坯壳时发现凝固壳表面十分“粗糙”，具有折皱的表面。而C≥0.2%时，热流摩擦力均达到稳定值，且坏壳表面光滑平坦。在弯月面区域坯壳收缩，则坯壳向里弯曲，在坯壳与铜壁之间出现了很小的缝隙，就会造成粗糙的表面，与铜壁不均匀接触，传热减缓，导致坯壳生长减慢且不均匀，局部出现薄弱点是产生裂纹与拉漏的根源。

包晶转变保持凝固层厚度措施

保持凝固层厚度均匀，就可避免裂纹的形成。当C≥0.20%时，初期凝固逐渐减少。由钢水静压力产生的应变速率较高，坯壳与结晶器壁保持良好的接触，导出热流平稳增加，坯壳厚度能均匀生长。因此在连铸C=0. 10-0.17%钢，为防止裂纹的产生，关键在于弯月面区初生坯壳生长的均匀性。为此可采用以下措施:

1.适当控制拉速；

2.控制结晶器冷却强度；

3.流动性良好的保持渣；

4.控制好钢成分，适当提高Mn含量，保持合适的Mn/s；

5.在弯月面铜板区域镶入导热性较差的材料，使用所谓“热预结晶器”。

包晶转变凝固层特征

从检查铸坯横断面低倍结构指出，当C=0.10-0.16%时发生纵向裂纹。纵向裂纹发生于表面凹陷的深部，凹陷最大深度达0.5mm。在裂纹附近的凝固特征是：

1.产生裂纹区的激冷层厚度比无裂纹处要薄一些；

2.激冷层厚度越薄，裂纹越易产生。