1、板坯連鑄機(jī)保護(hù)澆注工藝優(yōu)化2010-07-26 08:50來源：我的鋼鐵試用手機(jī)平臺(tái)連鑄坯最終被污染的程度取決于鋼水二次氧化程度。提高連鑄坯潔凈度，就是要減少內(nèi) 生和外來夾雜物，尤其是大顆粒夾雜物的數(shù)量。關(guān)鍵就是防止鋼水在連續(xù)澆注過程中的二次 氧化。保護(hù)澆注是連鑄機(jī)澆注過程中防止鋼水二次氧化的工藝技術(shù)，它對(duì)鑄坯質(zhì)量和連鑄機(jī) 生產(chǎn)都有重要影響。如果沒有采取良好的保護(hù)澆注措施，鋼水就不可避免地與空氣接觸，造 成二次氧化，降低了鋼中溶解鋁的含量。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定順行也造成一定影響，特別是 生產(chǎn)SPHC等含Al鋼種時(shí)，極易出現(xiàn)“套眼”（水口結(jié)瘤）問題。研究人員通過長期跟蹤試驗(yàn)， 對(duì)保護(hù)澆注措施進(jìn)行了

2、優(yōu)化改進(jìn)。1連鑄過程鋼水二次氧化的主要環(huán)節(jié)鋼包到中間包的鋼水注流與空氣接觸氧化；第一爐中間包開澆初期鋼水裸露氧化；中間包鋼水沖擊區(qū)；中間包注流澆注過程二次氧化。2鋼包注流保護(hù)澆注的優(yōu)化為了防止鋼包到中間包的鋼流與空氣接觸，設(shè)計(jì)了帶吹氬溝槽的鋁碳質(zhì)鋼包長水口，使 鋼包長水口與鋼包下水口呈嚙合連接。在連接處吹入氬氣，形成氬氣氣幕，防止空氣進(jìn)入， 起到了一定保護(hù)澆注作用。同時(shí)，還設(shè)計(jì)了纖維水口密封圈，放置在鋼包下水口與鋼包長水 口碗之間。通過液壓把持器擠壓密封，更有效地防止了氬氣被鋼流吸入。為了提高保護(hù)澆注效果，在長期生產(chǎn)操作實(shí)踐中，研究了“一清、三正、快插入”操作法。 一清，是指每爐鋼進(jìn)入長水口前

3、，使用氧氣清理干凈鋼包長水口碗內(nèi)的冷鋼，保證水口密封 圈完全放入鋼包長水口碗內(nèi)。三正:一正，是指纖維水口密封圈在鋼包長水口碗內(nèi)放正，保 證密封圈與水口良好接觸；二正，是指掛鋼包長水口時(shí)，鋼包下水口和鋼包水口對(duì)正后再對(duì) 接，防止密封圈被碰壞；三正，是指鋼包在澆注過程中保證長水口放正、掛直，保持長水口 與中間包鋼液面垂直，避免傾斜、碗部產(chǎn)生縫隙而吸入空氣。快插入，每爐鋼包轉(zhuǎn)至澆注位， 開澆后迅速降落鋼包，將長水口插入中間包鋼液面以下開澆，防止開澆時(shí)鋼水二次氧化。3中間包初期鋼水的保護(hù)措施投產(chǎn)初期，中間包第一爐在開澆前期基本沒有保護(hù)澆注措施，二次氧化嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn) 開澆前期“套眼”、坯頭皮下氣泡等生

4、產(chǎn)質(zhì)量問題。為了解決該問題，在中間包第一爐開澆期 間采取了保護(hù)措施。一是，第一爐鋼包開澆前，先在包底加入一層中間包覆蓋劑，防止開澆 前期鋼水裸露。二是，第一爐鋼包開澆前，在中間包沖擊區(qū)加入硅鈣塊，對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧。 三是，采取中間包預(yù)吹氬技術(shù)。該技術(shù)的工藝原理是:在開澆前的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，向中間包內(nèi) 吹入一定量的氬氣。由于氬氣的密度比空氣小，在中間包內(nèi)擴(kuò)散后，將包內(nèi)空氣排出。從而 使中間包內(nèi)形成氬氣氛圍，阻止了空氣與鋼水接觸，有效地避免了鋼水二次氧化。通過以上措施實(shí)施，使開澆初期鋼水二次氧化程度得到抑制，有效避免了開澆初期鋼水 二次氧化、“套眼”、坯頭皮下氣泡等問題。4中間包沖擊區(qū)保護(hù)澆注措施在鋼包

5、澆注過程中，中間包沖擊區(qū)是需要采取保護(hù)澆注措施的區(qū)域之一。原因在于，當(dāng) 鋼流沖擊到包底后反彈回流至鋼水液面，造成沖擊區(qū)鋼水液面翻鋼，覆蓋劑難以形成穩(wěn)定的 保護(hù)層，造成鋼水二次氧化。經(jīng)過實(shí)踐研究，采取了以下措施。一是，優(yōu)化鋼包長水口長度和內(nèi)孔尺寸，保證插入中 間包鋼液面的合理深度，通過鋼水靜壓力減輕鋼水上浮沖擊力；改變鋼包長水口內(nèi)孔尺寸減 輕了注流沖擊力。二是，對(duì)中間包穩(wěn)流器進(jìn)行優(yōu)化，改變穩(wěn)流器沖擊區(qū)大小及沖擊區(qū)深度， 使鋼水注入穩(wěn)流器后，其沖擊力及流量得到合理釋放，減輕反彈注流對(duì)中間包鋼液面的沖擊， 減輕了翻鋼問題。三是，通過控制中間包鋼渣合適的厚度和性能，保證鋼渣具有良好的覆蓋 性。四是，制

6、定了鋼包長水口定時(shí)更換制度，避免在澆注過程頃包水口渣線侵蝕嚴(yán)重，甚 至渣線斷裂問題。5中間包注流保護(hù)澆注板坯連鑄機(jī)采用浸入式水口澆注，在澆注過程中，由于鋼流流動(dòng)造成對(duì)空氣的抽吸作用， 將空氣吸入鋼液中，造成鋼水污染。為了防止空氣被吸入，在中間包上水口與浸入式水口之 間通入氬氣保護(hù)，在上水口下表面上制作氬封環(huán)，氬氣通過氬氣孔進(jìn)入氬封環(huán)，在鋼流周圍 形成環(huán)形氬氣環(huán)，防止空氣吸入鋼流。通過對(duì)保護(hù)澆注措施的優(yōu)化改進(jìn)，鋼中平均氮、氧氣體含量分別由原來 66.81ppm、 68.79ppm，降低至31.26ppm、33.82ppm，取得了明顯的效果。鑄坯質(zhì)量良好，無表面及皮 下氣泡（針孔）。中碳及中碳合金

7、系列鋼種中心偏析控制在B類1.5級(jí)，中心疏松0.51.0級(jí)。 船板系列包晶合金鋼和高碳鋼，中心偏析控制在B類1.0級(jí)，中心疏松0.51.0級(jí)。管線系列 鋼種，中心偏析控制在A類0.5級(jí)，基本無中心疏松現(xiàn)象，鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量控制良好。鋼水的二次氧化與連鑄水口堵塞在潔凈鋼的生產(chǎn)中必須控制各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的二次氧化。長期以來，潔凈度對(duì)鋼性能 的影響已被人們熟知，主要是長材和HIC鋼。今天，許多研究表明了鋼中總氧量 或爐渣成分與成材的表面缺陷發(fā)生率之間有著直接的關(guān)系。這部分文字綜合研究 了為解決鋼水二次氧化和水口堵塞所付出的努力，這些對(duì)實(shí)現(xiàn)所要求的潔凈度是 至關(guān)重要的：二次氧化的量化，對(duì)渣、空氣和耐火材料

8、造成的二次氧化控制，吹 氬控制，連鑄水口堵塞的機(jī)理和緩解。二次氧化的量化在今天有幾個(gè)輔助技術(shù)是可用的：渣中FeO含量和粘度測(cè)量， 用鑭示蹤鋁鎮(zhèn)靜鋼中的脫氧產(chǎn)物來標(biāo)定二次氧化夾雜物，使用BaO、SrO或結(jié)合使 用鑭示蹤與SIMS評(píng)定來追蹤可能的二次氧化源。爐渣二次氧化控制當(dāng)氧化渣與脫氧鋼水接觸時(shí)，就會(huì)形成明顯的氧和脫氧劑 濃度梯度。反應(yīng)區(qū)位于渣金界面附近的鋼水一側(cè)，溶解氧和脫氧成分反應(yīng)生成沉淀物。在冶金容器即將排空時(shí)，由于漩渦漏斗和draining漏斗的出現(xiàn)，渣被卷入。 開發(fā)了許多防止?fàn)t渣帶入鋼包的技術(shù)，最常見的是轉(zhuǎn)爐和EBT電爐使用的擋渣鏢。 目前在推廣的紅外相機(jī)偵測(cè)系統(tǒng)提高了擋渣效率。通常合

9、并使用電磁AMEPA爐渣 偵測(cè)系統(tǒng)與鋼包滑動(dòng)水口自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)來解決鋼包到中間包的帶渣問題。鐘形鋼 包長水口是防止鋼渣乳化、卷渣的有效方法。通過撇渣可避免鋼水在鋼包內(nèi)被爐渣二次氧化，對(duì)于大部分用RH生產(chǎn)的鋁鎮(zhèn) 靜鋼，進(jìn)行爐渣脫氧可將二次氧化降到一定程度。爐渣脫氧主要使用鋁基制品， 可能還配加CaC2，主要是在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)進(jìn)行，也有時(shí)在二次精煉結(jié)束后進(jìn)行。其 目的是使FeO小于5%，甚至2%。為避免中間包內(nèi)的二次氧化，使用密實(shí)的不會(huì) 造成二次氧化的覆蓋熔劑，如液態(tài)的富含CaO的堿性熔劑，添加15%MgO來制約 與中間包襯發(fā)生反應(yīng)。大氣二次氧化的控制必須控制鋼包內(nèi)的攪拌強(qiáng)度，以防羽毛狀氣柱破壞覆蓋 層

10、，確保容器的氣密性和惰性。在向中間包注入用鑭示蹤的鋼水時(shí)，第一個(gè)水口 上能看到沉積物，這是強(qiáng)烈二次氧化的證據(jù)。中間包無氧化預(yù)熱能避免氧化預(yù)熱 產(chǎn)生的渣殼。中間包蓋和最大0.1%0.5%的預(yù)鈍化能有效避免開澆階段的包內(nèi) 二次氧化。對(duì)長水口、塞棒和浸入式水口的壓力測(cè)量、計(jì)算表明是負(fù)壓，尤其是 靠近滑動(dòng)水口和塞棒處。因此，要求耐火磚、耐火襯保持密實(shí)是非常重要的，必 要時(shí)可吹氬進(jìn)行鈍化保護(hù)。耐材二次氧化的控制生產(chǎn)潔凈鋼的鋼包襯通常使用優(yōu)質(zhì)耐火材料，如低硅高 鋁磚。對(duì)于白云石質(zhì)鋼包和MgO-C渣線，由于侵蝕的原因，Mg向鋼水遷移，有可 能生成尖品石或CaOAl2O3MgO夾雜。中間包噴涂的MgO襯可能是

11、二次氧化夾 雜的源頭，鋼水與MgO夾雜和水反應(yīng)。氧化鋁石墨質(zhì)耐火磚是復(fù)雜反應(yīng)的發(fā)生地， 因此使用無碳襯能有效地抑制這些反應(yīng)。水口堵塞控制堵塞是二次精煉產(chǎn)生的非金屬固體夾雜在耐火材料上沉積。這些夾雜物，對(duì)于碳鋼是氧化鋁和鋁酸鹽，對(duì)于Ti穩(wěn)定不銹鋼是氧化鈦和TiN。澆鑄時(shí)的后期二次氧化和吸氮夾雜物隨著溫度的下降而析出，這是排在第二 位的特征。鈣處理是一種解決鋁鎮(zhèn)靜鋼水口堵塞的方法。無氬澆鑄是可能的。添 的加鈣合金在澆鑄溫度下可生成液態(tài)鋁酸鈣。合金添加量與鋼水成分和總氧量有 關(guān)。固態(tài)鋁酸鈣會(huì)造成水口堵塞。鈣處理不合格是一個(gè)原因。另一個(gè)是渣金反應(yīng)， 尤其是優(yōu)質(zhì)長材，如簾線鋼。為得到優(yōu)質(zhì)長材，必須吹氬。

12、湍流的鋼水促進(jìn)了夾雜物與耐材壁的接觸。使 用叉形水口和塞棒及流量調(diào)節(jié)可減輕這種現(xiàn)象。經(jīng)常需要5L/min的最小氬氣流 量。應(yīng)該參照流出量以避免結(jié)品器液面劇烈波動(dòng)。流量控制器和壓力計(jì)是需要的， 并要進(jìn)行校準(zhǔn)。耐火材料的質(zhì)量與性質(zhì)決定了氬氣的標(biāo)準(zhǔn)流量。氬氣管路中可能 會(huì)留有吸入的空氣。對(duì)耐火件的組裝必須格外小心。唯一能用的高效耐火材料方 案是所謂的氧化鋁水口和無碳襯。耐材中氧化性氣體少、絕熱好、粗糙度低，這 就提高了它的效率。對(duì)這些耐材的預(yù)熱必須小心控制。這里的套眼是指在鋼水溫度基本正常的情況下，鋼水在鋼包水口或下注鋼錠時(shí)，在流鋼磚中 發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，這在煉鋼生產(chǎn)中是經(jīng)常見到的。通過國內(nèi)外的大量工作

13、，對(duì)這一現(xiàn)象的定性解釋漸趨一致，但還缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，不能 做出定量的計(jì)算。造成鋼流堵塞（在水口或湯道中）都可以發(fā)現(xiàn)有自鋼水中析出的固體粉末存在，這種粉 末顆粒很細(xì)，呈白色或灰白色、黃自色，數(shù)量很多。經(jīng)廠分析其成份是CaO.A12O3,其熔點(diǎn) 是1700C以上。但這種氧化物為什么集中在水口或流鋼磚處析出沉淀，它的熱力學(xué)及動(dòng)力 學(xué)條件尚不清楚。為了減少Cao.6Al2o3的生成，下面幾個(gè)問題值得引起注意：（一）減少終點(diǎn)鋼中的（O）,這樣脫氧產(chǎn)物也必定減少。（二）減少合金中的A1及Ca含量。譬如在冶凍45MnSiV鋼時(shí)，所使用的Fe-Si中，要求含AlW1.8%，CaW0.8%。（三）保持鋼中的Ca

14、/Al有一定比例。有的廠認(rèn)為通過鋼水的Ca處理，使CaO.6A12O3向熔點(diǎn)低（約1500C ）的12Cao.7A12o3 轉(zhuǎn)化，防止套眼。對(duì)鋼中的Ca/Al比多少，說法不完全一致。例如有的要求Ca/Al為0.03，或0.09。有的提出Ca/A1應(yīng)0.13。這可能是各廠因條件不同而異，但發(fā)生“套眼”后應(yīng)注意調(diào)整Ca/Al比例是肯定無疑 的。鋼水可澆性不良的控制來源：中國鋼鐵現(xiàn)貨網(wǎng)2011-04-16寬屏查看鋼水可澆注性不良不僅影響鑄坯表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量和連鑄機(jī)正常澆注，而且嚴(yán)重 的會(huì)導(dǎo)致鑄機(jī)非計(jì)劃斷澆或提前換包，影響煉鋼廠的生產(chǎn)組織管理，給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì) 損失。分析認(rèn)為這與鋼水溫度過低、夾

15、雜物堵塞等有關(guān)，因此控制措施為：1、提高中包鋼水溫度合格率中包鋼液溫度過低會(huì)引起鋼水澆注變差，容易造成水口堵塞。應(yīng)采取的措施為1保證鋼包在線烘烤時(shí)間8min02對(duì)于經(jīng)直吹氬站路線鋼種，除保證軟吹氬時(shí)間3min外，還應(yīng)有3-5min的大流量吹 氬時(shí)間，以保證鋼包頂渣全部熔化和鋼包內(nèi)鋼水溫度均勻。3對(duì)新鋼包或退出周轉(zhuǎn)時(shí)間較長的鋼包，盡可能安排LF工藝路線，延長鋼包蓄熱時(shí) 間，以降低在澆注過程中的溫度損失。4澆注過程鋼包加蓋，降低鋼水表面熱輻射降溫。5保證中包烘烤時(shí)間大于90min，保證中包“烘透”。6若鋼包鋼水溫度較低時(shí)，應(yīng)通過鋼水進(jìn)LF升溫推遲開澆時(shí)間，提高開澆成功率。2、提高鋼水潔凈度提高鋼水

16、的潔凈度，降低鋼水中的固體夾雜物總量，是降低夾雜物在澆注過程中發(fā) 生堵塞的有效途徑。應(yīng)采取措施：1轉(zhuǎn)爐冶煉過程減少“點(diǎn)吹”次數(shù)，防止鋼水過氧化，從源頭減少鋼水夾雜物生成量。2處理好經(jīng)直吹氬站路線鋼水喂入Al線預(yù)脫氧、鋼水澆注堵塞和鑄坯發(fā)生“氣泡”缺 陷的關(guān)系，保證軟吹吹氬時(shí)間3min，盡量延長軟吹氬時(shí)間5min。3做好擋渣出鋼操作，防止大量氧化性爐渣進(jìn)入鋼包，確保（FeO+（MnO1%。4LF鈣處理后的軟吹氬時(shí)間8min，保證鋼水中夾雜物充分上浮去除。5若鋼包下水口、中包長水口破裂時(shí)，由于鋼包鋼水不斷下注，在水口內(nèi)會(huì)形成“真 空泵”抽氣，使流經(jīng)水口的鋼水氧化，產(chǎn)生大量顆粒夾雜物，惡化鋼水可澆性

17、。出現(xiàn)此情況應(yīng) 盡快處理。3、鈣處理鈣處理將脫氧產(chǎn)生的高熔點(diǎn)A12O3夾雜物變成低熔點(diǎn)的鋁酸鈣，在煉鋼溫度下呈液 態(tài)，可迅速浮出鋼液去除，避免水口堵塞現(xiàn)象。來源：大宗商品網(wǎng)根據(jù)脫氧程度不同，模鑄時(shí)分為：弗騰鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼。AA而連鑄時(shí)，基本為 鎮(zhèn)靜鋼，根據(jù)鋼種和產(chǎn)品質(zhì)量，脫氧分為3種模式：AA 硅鎮(zhèn)靜鋼(用Si+Mn脫氧)；AA 硅鋁鎮(zhèn)靜鋼(Si+Mn+少量Al脫氧)；AA 鋁鎮(zhèn)靜鋼(用過剩Al0.01%)。AAA硅鎮(zhèn)靜 鋼AA用Si+Mn脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物有：/屯SiO2(固體)；MnOSiO2(液體)；MnOFeO(固溶體)。AA對(duì)于硅鎮(zhèn)靜鋼，控制Mn/Si，使其生成液態(tài)的MnOS

18、iO2,鋼水可澆性好， 但與Si、Mn相平衡的OD較高(4060) X10-6)，在結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固時(shí)易生成皮下針 孔或氣泡，影響鑄坯質(zhì)量。AA采用Si+Mn脫氧后，使鋼水可澆性好(不堵水口)，又不使 鑄坯產(chǎn)生針孔或皮下氣泡，要控制鋼水中溶解氧OD在(1020) X10-6。AA對(duì)于含碳較 高的硅鎮(zhèn)靜鋼(如高碳硬線鋼、彈簧鋼)，為避免A12O3夾雜的有害作用，一般不加鋁脫氧， 而是用低鋁的鐵合金脫氧，鋼水中的酸溶鋁A1s極低(0.002%)，則鋼中溶解氧OD較高。 為降低鋼中OD，在LF精煉采用白渣操作+氬氣攪拌，鋼渣精煉擴(kuò)散脫氧，既能把鋼水中 OD降到20 x10-6,也能有效地脫硫(S0.

19、01% )。AA硅鎮(zhèn)靜鋼(C0.29%,Mn0.8% 1.2%,Si0.15%0.40%) ,LF精煉后鋼水中OD與水口堵塞和針孔的關(guān)系可知：AA鋼水中 OD控制在(1020) X10-6，既可防止水口堵塞，鑄坯又無皮下氣孔生成。但鋼水中 OD2.5)時(shí)生成典型的 MnOSiO2 (MnO54.1%,SiO245.9%)，夾雜物容易上浮。AA (2)鐵合金中鋁含量。如果鐵 合金中帶入的鋁使鋼水中A1s0.003%,就會(huì)形成固態(tài)A12O3。AA (3)控制LF白渣精煉時(shí) 間，減少M(fèi)nOA12O3生成。AA3.2硅鋁鎮(zhèn)靜鋼AA僅用Si+Mn脫氧，鑄坯易形成皮下針孔， 除采用LF白渣精煉降低鋼中OD

20、外，還可用Si+Mn+少量鋁脫氧。但如果既要保持連鑄的 可澆性又要防止鑄坯產(chǎn)生皮下針孔，應(yīng)用Si+Mn+少量鋁脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物可能有： 薔薇輝石(2MnO2A12O35SiO2)；錳鋁榴石(3MnOA12O33SiO2)；屯(A12O325%)。 AA要把夾雜物成分控制在相圖中錳鋁榴石的陰影區(qū)，這樣就可達(dá)到：夾雜物熔點(diǎn)低(1400C)，球形易上浮；熱軋時(shí)夾雜物可塑性好(8001300C)；錳鋁榴石夾雜物中 A12O3接近20%左右，變形性最好；0無單獨(dú)A12O3的析出，鋼水可澆性好，不堵水口； 脫氧良好，不生成氣孔。AA理論計(jì)算指出，在鋼中Si=0.2%，Mn=0.4%，溫度為1550C條

21、 件下，若鋼中酸溶鋁AlsM0.005%，則鋼中O0.01%；對(duì)于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，為改善薄板深沖性能，要求鋼中A1s=0.02%0.05，為 此要求用過剩鋁脫氧。這樣，需要解決兩個(gè)問題。AA (1)加鋁方法AA如何把鋁加到鋼水 中達(dá)到目標(biāo)值，且鋁的回收率盡可能高。A (2)如何避免A12O3夾雜的有害作用A對(duì)于加 鋁方法，將一部法加鋁改為兩部法加鋁：AA出鋼時(shí)加鋁量脫除鋼水中超出C-O平衡的 過剩氧量：A清煉加鋁量為脫除C相平衡的氧+目標(biāo)鋁含量(喂鋁線)。AA鋼水中與酸溶 鋁A1s相平衡的OD很低，為(26)x10-6,脫氧產(chǎn)物全部為A12O3,其害處是：A12O3 熔點(diǎn)高(2050C)，鋼水中呈固態(tài)；可澆性差，堵水口； A12O3可塑性差，不變形，影響 鋼材性能，尤其是深沖薄板的表面缺陷。AA為此，采用鈣處理(喂Si-Ca線或Ca線)來改 變A12O3形態(tài)。AA (1)加鋁較少，A1s較低，采用輕鈣處理AA輕鈣處理后生成