炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制蔡开科9-8 - 图文

钢水与熔融石英水口会发生以下反应： 2[Mn]+(SiO2)=2(MnO)+[Si]

(SiO2)+(MnO)=MnO·SiO2(熔点1200℃左右) 两种水口浇含Al、Mn钢时，钢中大型夹杂物比较：

熔融石英水口 1.01个/100cm2 (300～400μm) 高铝石墨水口 0.05个/100cm2 (100～200μm)

钢水中[Mn]>0.65%就存在上述反应发生。因此浇注高[Mn]和含[Al]的钢时，必须使用铝碳质水口，以抵抗Mn、Al的化学侵蚀。

但铝碳质水口在浇注含Al、Ti钢时易发生Al2O3、TiO2堵水口及长时间浇注渣线部位的“颈缩现象”，因此渣线部位采用铝锆碳质。

5.5 非稳态浇注对二次氧化的影响

A:浇注过程中下渣、卷渣现象 浇注过程中钢包渣、中包渣、结晶器渣会以渣滴形式卷入钢水中，卷入渣滴氧势高(FeO、MnO、SiO2)。一方面与钢水中合金元素发生二次氧化生成夹杂物；另外渣滴也会在钢中生成大颗粒夹杂物。

在某厂BOF-LF-CC生产流程中，为了跟踪铸坯中夹杂物来源，进行了示踪试验。见图5.15，5.16。

图5.15

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图5.16 结晶器渣中Ce2O和SrO含量变化

铸坯中统计100个夹杂物，70%夹杂物含有示踪元素，夹杂物示踪元素平均含量：

Ce2O：0.14% SrO：0.156% ZrO2：0.25% La2O3：0.41% Na2O+K2O：1.64%。

粗略计算指出铸坯中夹杂物各自贡献： 外来夹杂物(下渣+卷渣)： 41% 二次氧化： 39% 脱氧产物： 20%

由此可知钢包→中间包→结晶器过程中防止下渣、卷渣是生产洁净钢非常重要的操作。

B:浇注过程非稳态浇注的二次氧化现象 ? 钢包水口自开率 ? 钢包长水口操作 ? 中间包开浇 ? 连浇换钢包 ? 浇注尾坯 1) 钢包水口自开率

水口自开比烧氧打开钢中T[O]要低10～15ppm，因此提高钢包水口自开率是很重要的。如图5.17.

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图5.17钢包水口开启方式与钢中T[O]关系

2）钢包长水口操作

图5.18 钢包浇注操作方式与质量指数的关系

美国Weirton Steel试验指出（图5.18）：

操作1：敞开浇注，板坯有15m过渡区的质量指数变坏，不能做镀锡板； 操作2：长水口距中包液面46mm开浇后插入钢水中，板坯质量指数有改善； 操作3：长水口距中包钢液距离降为25mm开浇，质量指数比敞开浇注降低了一半，但还不能用于DTR制罐生产线上。

操作4：钢包长水口浸入中包钢水面下13cm开浇，DTR制罐线缺陷降低了50%，但仍有问题。发现板坯过渡区主要是Al2O3、铝酸盐(CaO·Al2O3)夹杂和细小渣粒。

操作5：长水口浸入钢液并在长水口头部安装一个锥形破渣器开浇，阻止了中间包渣粘附长水口上，板坯过渡区缩短了一半，DTR生产线上质量指数达到80%

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以上，满足镀锡板要求。

3)中间包开浇

表7 开浇连铸头坯夹杂物检验结果(平均值)

由表7可知，头坯中[N]、T[O]、MA、MI均比稳态浇注时高的多。 为了提高头坯的洁净度，采用中间包密封充Ar操作。试验指出，开浇时中包充Ar，二次氧化大大减少，与中包不充Ar相比：

?[Als]损失由80ppm减少到10ppm； ?[N]吸氮由25ppm减少到3ppm； T[O]增加由22ppm减少到12ppm。 国外不少工厂进行中间包密封吹Ar操作：

? Sangno Steel：50t ，8m3容积中包，需吹Ar 50m3/min，使中包内氧

气含量<0.1%。

? Corus：IF钢，68t中包吹Ar量10～20m3/min，中间包内O2<1%，减

轻水口堵塞，铸坯缺陷率降低38%；

? Dillingen：中包50t 8.58m3，吹Ar 6.5m3/min，中包气氛中O2<1%，

N2<5%；

? POSCO：中包吹Ar使气氛中O2<1%，沿铸坯长度夹杂物明显减少。 据报导，中包密封吹Ar在欧洲使用不多(板坯6%，大方坯9%)，北美很少使用，日本采用较多。

4)连浇换钢包

换钢包期间处于非稳态浇注过程，易产生： ? 安装长水口前敞开浇注，二次氧化严重； ? 拉速不减，中包液面下降，易产生漩涡下渣。

表8表示连浇坯与正常坯中夹杂物的差别。连浇坯的洁净度均比正常坯要差。

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