长期以来，国内外的冶金工作者研究了传统铸坯的铸态组织特征及各种缺陷的形成原因及其影响因素。但由于CSP铸坯薄、冷却速度快，其铸坯组织与传统的有很大差别，而关于CSP铸坯的铸态组织形貌、铸坯的偏析及上台样与成品的成分偏析等还未见文献报道，特别是中高碳合金工具钢，钢中偏析元素(C、S)含量越高偏析度越大，当碳的质量分数大于0.45%时，偏析度急剧增大，即使采用电磁搅拌措施，在碳含量高的区段偏析度也相对较大。为了促进CSP技术的发展，对CSP铸坯的铸态组织、铸坯的碳偏析及上台样与成品的成分对比等进行分析研究，以便对改进工艺提供依据。
实验在广州某钢铁有限责任公司的150t超高功率电弧炉、150tLF以及CSP铸机上进行。实验工艺流程为EAF→LF→CSP→铸机→F1～F6连轧机轧成1～6mm厚材。
考虑到不同的合金元素和碳含量对凝固偏析的影响，选择了碳含量0.77%和0.88%的合金工具钢和碳钢进行分析。铸坯样的化学成分和浇铸工艺参数等见表1。
表1 铸坯钢样的化学成分和浇铸工艺参数
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试样编号 |
化学成分(质量分数，%) |
拉坯速度 /(m·min-1) |
中包过热度 /℃ |
轻压下 /mm |
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C |
Si |
Mn |
Cr |
V |
Ni |
P |
S |
||||
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1# |
0.76 |
0.32 |
0.68 |
0.41 |
0.028 |
0.18 |
0.011 |
0.002 |
4.3 |
35 |
10 |
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2# |
0.88 |
0.15 |
0.20 |
- |
- |
0.05 |
0.012 |
0.003 |
4.3 |
37 |
10 |
铸坯的取样方法：在1250mm×50mm方形连铸坯上取样。在铸坯的中心部和1/4处，分别切取20mm×20mm×50mm试样。采用分层测量法，每层间距为2.5mm，共10层，每层打6点测量碳含量，取平均值。
成品样的取样方法：分三层取样，测量成品的成分偏析，跟上台样对比。第一层为表层，表层经研磨后，用光谱测量表层的成分，磨到厚度1/4处，测量1/4处成分；磨到厚度的中心部，测量中心部的成分。
结果显示，CSP薄板坯的低倍组织较为细密，柱状晶比较发达，化学成分较均匀，中心等轴晶比较少，在中心部存在疏松和偏析，但偏析比传统铸坯小。从铸坯表面到铸坯中心，碳含量在其平均值上下波动，有明显的偏析；在距离中心附近，有负偏析，中心部为正偏析。随着碳含量的增加，碳的偏析也增加。中间包的碳含量与轧制后钢卷的碳含量不同，轧制后钢卷的碳含量明显要低。成品的碳含量中心部比表面要高，并且成品样同一磨样层碳含量分布不均匀。（榕霖）
