澆注過程鋼水二次氧化與水口堵塞

1、1澆注過程鋼水二次氧化澆注過程鋼水二次氧化與水口堵塞與水口堵塞蔡開科蔡開科北京科技大學(xué)北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院冶金與生態(tài)工程學(xué)院2006.122目目 錄錄v1.前言前言v2.煉鋼過程鋼水氧含量控制煉鋼過程鋼水氧含量控制v3.澆注過程鋼水二次氧化現(xiàn)象澆注過程鋼水二次氧化現(xiàn)象v4.澆注過程水口堵塞現(xiàn)象澆注過程水口堵塞現(xiàn)象v5.結(jié)語結(jié)語31.前言前言v鋼中氧鋼潔凈度的度量鋼中氧鋼潔凈度的度量v鋼中的總氧鋼中的總氧TOO溶溶+O夾雜夾雜 v鋼中鋼中TO越低，鋼越越低，鋼越“干凈干凈”4產(chǎn)品分類鋼種代表規(guī)格產(chǎn)品材質(zhì)特性要求清潔度要求薄板DI罐低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.20.3mmt飛邊裂紋TO20ppm,D

2、20m深沖鋼超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.20.6mmt超深沖，非時效性表面線狀缺陷C20ppm, N20ppm TO20ppm,D100m蔭罩鋼低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.10.2mmt防止圖像侵蝕D100m,低硫化導(dǎo)架結(jié)構(gòu)材13%Cr0.150.25mmt打眼加工時的裂紋D100m42NiD5m， N50ppm中厚板管線鋼X5270級低合金鋼1040mmt氫引起的裂紋夾雜物形態(tài)控制低硫化，S10ppm低溫用鋼9%Ni1040mmt低溫脆化P0.003%,S0.001%抗層狀撕裂鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼1040mmt層狀撕裂低磷化、低硫化無縫管座圈材軸承鋼50300mm轉(zhuǎn)動疲勞壽命TO10ppm, Ti20ppm凈化管不銹鋼1

3、0 mm電解浸蝕時表面光潔度TO20ppm, N50ppm D5m棒材軸承軸承鋼3065 mm轉(zhuǎn)動疲勞特性TO10ppm, Ti15ppmD15m滲碳鋼SCM432、420疲勞特性、加工性TO15ppm，P0.005%線材輪胎鋼絲SWRH72、82B0.10.4 mm冷拔斷裂非塑性夾雜D20m彈簧鋼SWRSSi-Cr鋼1.610 mm0.10.15 mm疲勞特性、殘余應(yīng)變性非塑性夾雜D20m典型純凈鋼對潔凈度的要求典型純凈鋼對潔凈度的要求52.煉鋼過程氧含量控制煉鋼過程氧含量控制vTOO溶溶O夾雜夾雜v出鋼時：出鋼時：O夾雜夾雜0，TOO溶溶；v生產(chǎn)統(tǒng)計表明，終點(diǎn)生產(chǎn)統(tǒng)計表明，終點(diǎn)O溶溶（aO

4、）決定于：）決定于：v(1)終點(diǎn)終點(diǎn)Cv(2)終點(diǎn)溫度；終點(diǎn)溫度；v(3)終渣終渣(FeO)含量含量 6(1)終點(diǎn)終點(diǎn)C含量影響含量影響v區(qū)：區(qū)：O溶溶波動在波動在C-O平衡曲線附近平衡曲線附近 (C0.04%，O=600900ppm) CO=0.0027 爐齡爐齡2500爐爐v 區(qū)：區(qū)：O溶溶遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離C-O平衡曲線平衡曲線v (C2500爐爐7(2)終點(diǎn)溫度影響終點(diǎn)溫度影響v當(dāng)終點(diǎn)當(dāng)終點(diǎn)C=0.0250.04%時，隨著溫度的升高，終點(diǎn)時，隨著溫度的升高，終點(diǎn)O溶溶呈上升趨勢呈上升趨勢v當(dāng)當(dāng)T1680時，終點(diǎn)時，終點(diǎn)O溶溶明顯增加明顯增加 8(3)終渣終渣(FeO)含量含量v終點(diǎn)終點(diǎn)C越低越低

5、(或后吹或后吹)，吹入，吹入氧主要用來生成氧化鐵，使氧主要用來生成氧化鐵，使渣中渣中(FeO)大增，同時增加大增，同時增加了終點(diǎn)了終點(diǎn)O溶溶。1 41 61 82 02 22 42 600 . 0 20 . 0 40 . 0 60 . 0 80 . 10 . 1 2終 點(diǎn) 碳 含 量 （ % ）渣中（FeO+MnO）含量 %M n O + F e O46.0048.0050.0052.0054.0056.0058.0060.0000.020.040.060.080.1終點(diǎn)碳含量 （%）噸鋼氧耗量,Nm3/t噸鋼氧耗9 在鐵水成分和吹煉制度一定的條件下，要降低轉(zhuǎn)在鐵水成分和吹煉制度一定的條件下，

6、要降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)爐終點(diǎn)O溶溶，必須準(zhǔn)確控制終點(diǎn)鋼水碳和溫度：，必須準(zhǔn)確控制終點(diǎn)鋼水碳和溫度： (1)控制控制C終不要終不要0.035%； (2)控制終點(diǎn)溫度在控制終點(diǎn)溫度在16401680； (3)渣中渣中(FeOMnO)在在1418%； (4)動態(tài)控制，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳和溫度的命中率，動態(tài)控制，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳和溫度的命中率，杜絕后吹；杜絕后吹； (5)強(qiáng)化復(fù)吹效果強(qiáng)化復(fù)吹效果(尤其是對低碳鋼尤其是對低碳鋼)。 C終終0.020.05% 頂吹終點(diǎn)頂吹終點(diǎn)O溶溶700ppm900ppm C終終0.020.05% 復(fù)吹終點(diǎn)復(fù)吹終點(diǎn)O溶溶250ppm600ppm10 對生產(chǎn)低碳、超低對生產(chǎn)低碳、超低碳鋼

7、用于深沖用途的薄碳鋼用于深沖用途的薄板，應(yīng)強(qiáng)調(diào)復(fù)吹效果降板，應(yīng)強(qiáng)調(diào)復(fù)吹效果降低終點(diǎn)低終點(diǎn)O，保證產(chǎn)品質(zhì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。而不是強(qiáng)調(diào)濺渣護(hù)量。而不是強(qiáng)調(diào)濺渣護(hù)爐，提高爐齡爐，提高爐齡。 113.澆注過程中鋼水的二次氧化現(xiàn)象澆注過程中鋼水的二次氧化現(xiàn)象3.1 二次氧化的定義二次氧化的定義二次氧化：廣義來說，二次氧化是指鋼水中二次氧化：廣義來說，二次氧化是指鋼水中的合金元素與空氣中的氧、爐渣、耐火材料中的合金元素與空氣中的氧、爐渣、耐火材料中的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的氧化物相而的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的氧化物相而污染鋼水。污染鋼水。 生產(chǎn)潔凈鋼，通過脫氧和精煉操作最大限度生產(chǎn)潔凈鋼，通過脫氧和

8、精煉操作最大限度去除脫氧夾雜物外，更重要的是防止在澆注過去除脫氧夾雜物外，更重要的是防止在澆注過程中二次氧化所產(chǎn)生的外來的大顆粒夾雜物。程中二次氧化所產(chǎn)生的外來的大顆粒夾雜物。從提高鋼潔凈度上講，提高產(chǎn)品質(zhì)量就是減少從提高鋼潔凈度上講，提高產(chǎn)品質(zhì)量就是減少大顆粒夾雜物而努力大顆粒夾雜物而努力 12項(xiàng)目項(xiàng)目脫氧產(chǎn)物脫氧產(chǎn)物二次氧化產(chǎn)物二次氧化產(chǎn)物1來源來源 內(nèi)生夾雜物內(nèi)生夾雜物 外來夾雜物外來夾雜物2平衡氧源平衡氧源 元素元素-溶解溶解O夾雜物平衡。如夾雜物平衡。如Al-K鋼，鋼，Als0.05%,相平衡氧相平衡氧O=23ppm O2-元素元素-夾雜物平衡?？諝庵械难鯅A雜物平衡?？諝庵械难蹩稍丛?/p>

9、不斷供給鋼水進(jìn)行氧化可把可源源不斷供給鋼水進(jìn)行氧化可把合金元素消耗殆盡。合金元素消耗殆盡。3夾雜物尺寸夾雜物尺寸 細(xì)小，一般細(xì)小，一般30300m,，甚至幾百微米，甚至幾百微米4夾雜物組成夾雜物組成 組成單一，如組成單一，如Al-K鋼，鋼，Al2O3，Si-K鋼鋼MnOSiO2 組成復(fù)雜，是多種氧化物復(fù)合夾雜組成復(fù)雜，是多種氧化物復(fù)合夾雜物物5冷卻速度冷卻速度 冷卻速度越快，生成夾雜物越冷卻速度越快，生成夾雜物越細(xì)小細(xì)小 影響不大影響不大6鋼中分布鋼中分布 細(xì)小彌散分布細(xì)小彌散分布 偶然性分布偶然性分布7危害程度危害程度 較小較小 較大較大脫氧產(chǎn)物與二次氧化產(chǎn)物的比較脫氧產(chǎn)物與二次氧化產(chǎn)物的比

10、較133.2澆注過程中的二次氧化源澆注過程中的二次氧化源143.2.1鋼水鋼水/空氣的二次氧化空氣的二次氧化v注流與空氣注流與空氣接觸接觸吸吸O2v注流卷入空氣吸氧：注流卷入空氣吸氧： 從鋼包水口流出到中間包路程中注流卷入空氣的四種機(jī)理：從鋼包水口流出到中間包路程中注流卷入空氣的四種機(jī)理：光滑層注流光滑層注流(層流層流)；脈動注流脈動注流(層流層流紊流過渡區(qū)紊流過渡區(qū))，表面鋸齒狀；，表面鋸齒狀；紊流注流紊流注流(注流表面粗糙注流表面粗糙)；注流變?yōu)橐旱巫⒘髯優(yōu)橐旱?吸氧速率比光滑注流大吸氧速率比光滑注流大60倍倍) d1F 15v鋼水裸露吸氧：鋼水裸露吸氧： 如中包表面積如中包表面積15m2

11、，熔池深度，熔池深度0.7m，由注流沖擊引起中包液面，由注流沖擊引起中包液面裸露裸露1.15s就更新一次，則一分鐘內(nèi)更新就更新一次，則一分鐘內(nèi)更新52次，裸露于空氣中鋼水表面次，裸露于空氣中鋼水表面積為積為260m2，可見由液面更新造成的二次氧化是非常嚴(yán)重的。，可見由液面更新造成的二次氧化是非常嚴(yán)重的。 v二次氧化模式二次氧化模式 (1)硅鎮(zhèn)靜鋼硅鎮(zhèn)靜鋼(Als0.01%)硅鎮(zhèn)靜鋼夾雜物形成示意圖硅鎮(zhèn)靜鋼夾雜物形成示意圖 Al鎮(zhèn)靜鋼夾雜物形成模式鎮(zhèn)靜鋼夾雜物形成模式 16 鋼包鋼包中包，鋼水經(jīng)空氣中吸中包，鋼水經(jīng)空氣中吸O2后，表現(xiàn)為：后，表現(xiàn)為：v鋼水中酸溶鋁鋼水中酸溶鋁Als降低，降低，A

12、l-K鋼鋼Als=0.01%左右左右v鋼水鋼水TO增加，夾雜物增加；增加，夾雜物增加；v鋼水中鋼水中N增加。增加。 NNNNSNmNOOOCCCCkMpkO03ln104 .222222式中：氧氣吸收速率常數(shù)，為式中：氧氣吸收速率常數(shù)，為0.256610-5cm/spa； 氮?dú)馕账俾食?shù)，為氮?dú)馕账俾食?shù)，為1.010-2cm/spa； 鋼液飽和氮含量，鋼液飽和氮含量，ppm，為，為440ppm； 鋼包中鋼包中N含量，含量，ppm； 鑄坯中鑄坯中N含量，含量，ppm； 鋼液密度，取鋼液密度，取7.0kg/cm3; 氣體分子量，為氣體分子量，為32； 氣體中氧的分壓，氣體中氧的分壓，0.21

13、atm。17v以某廠生產(chǎn)以某廠生產(chǎn)IF鋼鋼 為例，采用長水口保護(hù)澆注各工序的吸氮來計算為例，采用長水口保護(hù)澆注各工序的吸氮來計算O；v鋼包鋼包中間包鋼水吸中間包鋼水吸N增加，鋼水中增加，鋼水中TO也是增加也是增加(左下圖左下圖)，說明二次氧，說明二次氧化使夾雜物增多?；箠A雜物增多。 N /ppmN/ppmO/ppmRH處理前13.75-RH處理后151.253.56中間包16.751.755.01鑄坯214.2511.1018保護(hù)澆注保護(hù)澆注v僅用長水口：僅用長水口： N=1117ppmv長水口長水口+Ar封封 ：N0(零吸氮零吸氮) 鋼包鋼包中間包保護(hù)效果好壞主要集中在鋼包下中間包保護(hù)效果

14、好壞主要集中在鋼包下水口與長水口連接上，利用密封墊圈和水口與長水口連接上，利用密封墊圈和Ar封來防止封來防止空氣滲入?？諝鉂B入。 v 中包中包結(jié)晶器結(jié)晶器 N1ppm(0.5ppm) 中間包中間包結(jié)晶器的注流保護(hù)不好發(fā)生二次氧化結(jié)晶器的注流保護(hù)不好發(fā)生二次氧化形成夾雜物，很難上浮而留在鑄坯中，同時也會造形成夾雜物，很難上浮而留在鑄坯中，同時也會造成水口結(jié)瘤。同樣成水口結(jié)瘤。同樣SEN的連接的連接+Ar封也是非常重要封也是非常重要的。的。193.2.2鋼水鋼水/爐渣、頂渣、中間包覆蓋劑二次氧化爐渣、頂渣、中間包覆蓋劑二次氧化v渣中渣中(FeO+MnO)增加，板坯中增加，板坯中TO含量增加，冷軋板

15、缺陷率增加含量增加，冷軋板缺陷率增加 ；v必須控制轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量和成分：必須控制轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量和成分： (1)出鋼擋渣：目標(biāo)鋼包渣層厚度出鋼擋渣：目標(biāo)鋼包渣層厚度50mm，甚至，甚至20mm，2kg/t； (2)渣稀釋法：鋼包加石灰、螢石、鋁礬土造低熔點(diǎn)渣以降低渣中渣稀釋法：鋼包加石灰、螢石、鋁礬土造低熔點(diǎn)渣以降低渣中 (FeO+MnO)含量；含量； (3)渣還原處理：石灰渣還原處理：石灰+Al粉，合成渣粉，合成渣(CaO +Al2O3)+Al粉在出鋼時加到鋼包粉在出鋼時加到鋼包 渣面上，以脫去渣中渣面上，以脫去渣中FeO。 2Al+3FeO(渣渣)=Al2O3(渣渣)+3Fe(1)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣

16、：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣：20v LF爐要求脫硫，則頂渣加還原劑爐要求脫硫，則頂渣加還原劑(SiFe、Al粉、粉、CaC2等等)造高硫容量堿性還原渣，使造高硫容量堿性還原渣，使鋼包頂渣中鋼包頂渣中(FeO)1%，既要提高脫硫效率，既要提高脫硫效率，也要良好吸收夾雜物。也要良好吸收夾雜物。 v RH處理時，出鋼渣高氧化性，增加鋼水處理時，出鋼渣高氧化性，增加鋼水TO量和冷軋板缺陷。量和冷軋板缺陷。 TFe+MnO /% 冷軋板表面缺陷冷軋板表面缺陷/% 46 1.07 810 2.83 1012 6.35v 所以出鋼渣進(jìn)行渣脫氧以防止鋼包頂渣所以出鋼渣進(jìn)行渣脫氧以防止鋼包頂渣二次氧化。鋼二次氧化。鋼-渣強(qiáng)烈

17、攪拌，脫氧合金化后，渣強(qiáng)烈攪拌，脫氧合金化后，鋼包頂渣中的鋼包頂渣中的(SiO2)可被鋼水中可被鋼水中Als還原。還原。v (SiO2)+4/3Al=2/3(Al2O3)+Si (2)鋼包頂渣鋼包頂渣3/43/232%)2(%AlaKSiSiOOAl21v澆鋁鎮(zhèn)靜鋼澆鋁鎮(zhèn)靜鋼(Al-K鋼鋼)中間包覆蓋劑中含有中間包覆蓋劑中含有SiO2在鋼在鋼/渣界面發(fā)生渣界面發(fā)生Al+(SiO2)(Al2O3)+Si這一反應(yīng)，可以測定澆注過程中鋼水中這一反應(yīng)，可以測定澆注過程中鋼水中Si變化來判斷轉(zhuǎn)移到鋼水中變化來判斷轉(zhuǎn)移到鋼水中O含量。含量。 v如果精煉后鋼水中如果精煉后鋼水中TO為為30ppm，澆入中包后

18、由于渣中，澆入中包后由于渣中(SiO2)與與Al的還原反應(yīng)，使鋼水中的還原反應(yīng)，使鋼水中TO增加一倍多。因此渣中增加一倍多。因此渣中(SiO2)是有效的氧是有效的氧源，渣中源，渣中(SiO2)含量應(yīng)盡可能低，中包渣應(yīng)采用堿性覆蓋劑。含量應(yīng)盡可能低，中包渣應(yīng)采用堿性覆蓋劑。 (3)鋼包壁掛渣：鋼包壁會粘附高氧化性渣子，它是氧的存儲器。鋼包壁掛渣：鋼包壁會粘附高氧化性渣子，它是氧的存儲器。 (4)中間包渣中間包渣/覆蓋劑覆蓋劑22v酸性渣比堿性渣鋼水中酸性渣比堿性渣鋼水中Al損失損失50ppm，說明渣中，說明渣中(SiO2)氧化氧化Al之故。之故。 CaO/%SiO2/%Al2O3/%MgO/%T

19、O/ppm4052418213657515415925103.530中包覆蓋渣中中包覆蓋渣中(SiO2)對對TO影響影響 233.2.3鋼水鋼水/耐材耐材v試驗(yàn)指出：對鋁鎮(zhèn)靜鋼，包襯材質(zhì)對鋼水中試驗(yàn)指出：對鋁鎮(zhèn)靜鋼，包襯材質(zhì)對鋼水中TO影響：影響： 材質(zhì)材質(zhì) CaO質(zhì)質(zhì) MgO-CaO 高高Al2O3 ZrO2-SiO2 TO/ppm 5-8 5-8 5-10 5-15v對對BOF-RHBloom工藝生產(chǎn)軸承鋼研究指出：中間包襯使用：工藝生產(chǎn)軸承鋼研究指出：中間包襯使用： 堿性白云石堿性白云石 鋼水鋼水TO7-8ppm MgO涂料涂料 鋼水鋼水TO7-9ppm 高高Al2O3MgO涂料涂料 鋼

20、水鋼水TO6-9ppmv包襯材料中含有包襯材料中含有SiO2被鋼水中被鋼水中Al還原生成還原生成Al2O3，使鋼潔凈度，使鋼潔凈度降低，故要求降低，故要求SiO20.65%就存在上述反應(yīng)發(fā)生。因此澆注高就存在上述反應(yīng)發(fā)生。因此澆注高M(jìn)n和含和含Al的鋼時，必須使用鋁碳質(zhì)水口，以抵抗的鋼時，必須使用鋁碳質(zhì)水口，以抵抗Mn、Al的化的化學(xué)侵蝕。學(xué)侵蝕。v但鋁碳質(zhì)水口在澆注含但鋁碳質(zhì)水口在澆注含Al、Ti鋼時易發(fā)生鋼時易發(fā)生Al2O3、TiO2堵水堵水口及長時間澆注渣線部位的口及長時間澆注渣線部位的“頸縮現(xiàn)象頸縮現(xiàn)象”，因此渣線部位采，因此渣線部位采用鋁鋯碳質(zhì)。用鋁鋯碳質(zhì)。(2)浸入式水口浸入式水口

21、253.2.4澆注過程中的下渣、卷渣澆注過程中的下渣、卷渣v澆注過程中鋼包渣、中包澆注過程中鋼包渣、中包渣、結(jié)晶器渣會以渣滴形渣、結(jié)晶器渣會以渣滴形式卷入鋼水中，卷入渣滴式卷入鋼水中，卷入渣滴氧勢高氧勢高(FeO、MnO、SiO2)。一方面與鋼水中合金元素一方面與鋼水中合金元素發(fā)生二次氧化生成夾雜物；發(fā)生二次氧化生成夾雜物；另外渣滴也會在鋼中生成另外渣滴也會在鋼中生成大顆粒夾雜物。大顆粒夾雜物。 v在某廠在某廠BOF-LF-CC生產(chǎn)流生產(chǎn)流程中，為了跟蹤鑄坯中夾程中，為了跟蹤鑄坯中夾雜物來源，進(jìn)行了示蹤試雜物來源，進(jìn)行了示蹤試驗(yàn)。驗(yàn)。 見右圖。見右圖。26v鑄坯中統(tǒng)計鑄坯中統(tǒng)計100個夾雜物，

22、個夾雜物，70%夾雜物含有示蹤元素，夾雜物示蹤元素平夾雜物含有示蹤元素，夾雜物示蹤元素平均含量：均含量：CeO2：0.14% SrO：0.156% ZrO2：0.25% La2O3：0.41% Na2O+K2O：1.64%。v粗略計算指出鑄坯中夾雜物各自貢獻(xiàn)：粗略計算指出鑄坯中夾雜物各自貢獻(xiàn)： 外來夾雜物外來夾雜物(下渣下渣+卷渣卷渣)： 41% 二次氧化：二次氧化： 39% 脫氧產(chǎn)物：脫氧產(chǎn)物： 20% 由此可知鋼包由此可知鋼包中間包中間包結(jié)晶器過程中防止下渣、卷渣是生產(chǎn)潔凈鋼結(jié)晶器過程中防止下渣、卷渣是生產(chǎn)潔凈鋼非常重要的操作。非常重要的操作。0204060801001200.00.20.

23、40.60.81.0二次 澆 注一 次 澆 注SrO/%澆 注時 間 /min結(jié)晶器渣中結(jié)晶器渣中Ce2O和和SrO含量變化含量變化273.2.5 澆注過程不穩(wěn)態(tài)澆注的二次氧化現(xiàn)象澆注過程不穩(wěn)態(tài)澆注的二次氧化現(xiàn)象v鋼包水口自開率鋼包水口自開率v鋼包長水口操作鋼包長水口操作v中間包開澆中間包開澆v連澆換鋼包連澆換鋼包v澆注尾坯澆注尾坯28v水口自開比燒氧打開鋼水口自開比燒氧打開鋼中中TO要低要低1015ppm，因此提高鋼包水口自開因此提高鋼包水口自開率是很重要的。率是很重要的。(1)鋼包水口自開率鋼包水口自開率29v美國美國Weirton Steel試驗(yàn)指出：試驗(yàn)指出：v操作操作1：敞開澆注，板

24、坯有：敞開澆注，板坯有15m過渡區(qū)過渡區(qū)的質(zhì)量指數(shù)變壞，不能做鍍錫板；的質(zhì)量指數(shù)變壞，不能做鍍錫板；v操作操作2：長水口距中包液面：長水口距中包液面46cm開澆后開澆后插入鋼水中，板坯質(zhì)量指數(shù)有改善；插入鋼水中，板坯質(zhì)量指數(shù)有改善；v操作操作3：長水口距中包鋼液距離降為：長水口距中包鋼液距離降為25cm開澆，質(zhì)量指數(shù)比敞開澆注降低開澆，質(zhì)量指數(shù)比敞開澆注降低了一半，但還不能用于了一半，但還不能用于DTR制罐生產(chǎn)線制罐生產(chǎn)線上。上。v操作操作4：鋼包長水口浸入中包鋼水面下：鋼包長水口浸入中包鋼水面下13cm開澆，開澆，DTR制罐線缺陷降低了制罐線缺陷降低了50%，但仍有問題。發(fā)現(xiàn)板坯過渡區(qū)主，但

25、仍有問題。發(fā)現(xiàn)板坯過渡區(qū)主要是要是Al2O3、鋁酸鹽、鋁酸鹽(CaOAl2O3)夾雜和夾雜和細(xì)小渣粒。細(xì)小渣粒。v操作操作5：長水口浸入鋼液并在長水口頭：長水口浸入鋼液并在長水口頭部安裝一個錐形破渣器開澆，阻止了中部安裝一個錐形破渣器開澆，阻止了中間包渣粘附長水口上，板坯過渡區(qū)縮短間包渣粘附長水口上，板坯過渡區(qū)縮短了一半，了一半，DTR生產(chǎn)線上質(zhì)量指數(shù)達(dá)到生產(chǎn)線上質(zhì)量指數(shù)達(dá)到80%以上，滿足鍍錫板要求。以上，滿足鍍錫板要求。（2）鋼包長水口操作）鋼包長水口操作30(3)中間包開澆中間包開澆廠名廠名板坯尺寸板坯尺寸/mm鋼種鋼種N/ppm頭坯頭坯/正常坯正常坯TO/ppm頭坯頭坯/正常坯正常坯M

26、A/mg(10kg)-1頭坯頭坯/正常坯正常坯MI頭坯頭坯/正常坯正常坯甲甲2301300IF51.5/2166.8/26.25.0/1.7173.8/24.6(ppm)乙乙701350SPHD61/4870/3432/3.8012.9/8.2(個個/mm2)丙丙2501050硅鋼硅鋼63/52-23/1.07-丁丁15015045#87.7/64.346.9/32.825/1016.7/8.2(個個/mm2)開澆連鑄頭坯夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果開澆連鑄頭坯夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果(平均值平均值) 31頭坯中頭坯中N、TO、MA、MI均比穩(wěn)態(tài)澆注時高的多。均比穩(wěn)態(tài)澆注時高的多。為了提高頭坯的潔凈度，采用中間包密封

27、充為了提高頭坯的潔凈度，采用中間包密封充Ar操作。操作。 試驗(yàn)指出，開澆時中包充試驗(yàn)指出，開澆時中包充Ar，二次氧化大大減少，二次氧化大大減少，與中包不充與中包不充Ar相比：相比： Als損失由損失由80ppm減少到減少到10ppm； N吸氮由吸氮由25ppm減少到減少到3ppm； TO增加由增加由22ppm減少到減少到12ppm。32 國外不少工廠進(jìn)行中間包密封吹國外不少工廠進(jìn)行中間包密封吹A(chǔ)r操作：操作：vSangno Steel：50t 8m3容積中包，需吹容積中包，需吹A(chǔ)r 50m3/min，使，使中包內(nèi)氧氣含量中包內(nèi)氧氣含量0.1%。vCorus：IF鋼，鋼，68t中包吹中包吹A(chǔ)r量

28、量1020m3/min，中間包內(nèi)，中間包內(nèi)O21%，減輕水口堵塞，鑄坯缺陷率降低，減輕水口堵塞，鑄坯缺陷率降低38%；vDillingen：中包：中包50t 8.58m3，吹，吹A(chǔ)r 6.5m3/min，中包氣氛中，中包氣氛中O21%，N25%；vPOSCO：中包吹：中包吹A(chǔ)r使氣氛中使氣氛中O21%，沿鑄坯長度夾雜物明，沿鑄坯長度夾雜物明顯減少。顯減少。 據(jù)報導(dǎo)，中包密封吹據(jù)報導(dǎo)，中包密封吹A(chǔ)r在歐洲使用不多在歐洲使用不多(板坯板坯6%，大方，大方坯坯9%)，北美很少使用，日本采用較多。，北美很少使用，日本采用較多。 33(4)連澆換鋼包連澆換鋼包廠名廠名板坯尺寸板坯尺寸/mm鋼種鋼種N/p

29、pm連澆坯連澆坯/正常坯正常坯TO/ppm連澆坯連澆坯/正常坯正常坯MA/mg(10kg)-1連澆坯連澆坯/正常坯正常坯MI連澆坯連澆坯/正常坯正常坯甲甲2301300IF23/2123/182.29/1.7046.2/24.6(ppm)乙乙701350SPHD-53/346.4/3.88.2/10.7(個個/mm2)丙丙2501050硅鋼硅鋼59/52-4.8/1.07-丁丁15015045#72.9/64.346.8/32.715/108.5/8.2(個個/mm2)連澆坯夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果連澆坯夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果(平均值平均值) 換鋼包期間處于非穩(wěn)態(tài)澆注過程，易產(chǎn)生：換鋼包期間處于非穩(wěn)態(tài)澆注過程，

30、易產(chǎn)生：安裝水口前敞開澆注，二次氧化嚴(yán)重；安裝水口前敞開澆注，二次氧化嚴(yán)重；拉速不減，中包液面下降，漩渦下渣。拉速不減，中包液面下降，漩渦下渣。34(5)澆注尾坯澆注尾坯尾坯與正常坯潔凈度比較尾坯與正常坯潔凈度比較廠名廠名板坯尺寸板坯尺寸/mm鋼種鋼種N/ppm尾坯尾坯/正常坯正常坯TO/ppm尾坯尾坯/正常坯正常坯MA/mg(10kg)-1尾坯尾坯/正常坯正常坯MI尾坯尾坯/正常坯正常坯甲甲2301300IF26/2134/188.2/1.7047/24.6(ppm)乙乙701350SPHD-53/3411.4/3.89.74/8.2(個個/mm2)丙丙2501050硅鋼硅鋼62/52-/3

31、238.4/1.07-丁丁15015045#37/3254/64.315/108.2/8.28(個個/mm2)尾坯中尾坯中TO、N、MA、MI明顯高于拉速穩(wěn)定的正常坯明顯高于拉速穩(wěn)定的正常坯 ；原因是中包下降到一定高度時產(chǎn)生的漩渦下渣原因是中包下降到一定高度時產(chǎn)生的漩渦下渣 中包液面降到臨界高度時就關(guān)閉水口，要正確處理鑄坯中包液面降到臨界高度時就關(guān)閉水口，要正確處理鑄坯質(zhì)量與鋼水收得率的矛盾質(zhì)量與鋼水收得率的矛盾 353.3防止二次氧化措施防止二次氧化措施1)防止二次氧化防止二次氧化保護(hù)澆注保護(hù)澆注(N5ppm)；堿性包襯；堿性包襯；堿性覆蓋劑；堿性覆蓋劑；中間包密封充中間包密封充Ar。2)防

32、止?jié)沧⑦^程下渣防止?jié)沧⑦^程下渣出鋼擋渣操作；出鋼擋渣操作；鋼包下渣探測器；鋼包下渣探測器；中間包恒重、恒液位操作；中間包恒重、恒液位操作；提高鋼包自開率和鋼包長水口操作。提高鋼包自開率和鋼包長水口操作。363)防止結(jié)晶器卷渣防止結(jié)晶器卷渣結(jié)晶器液面控制結(jié)晶器液面控制(0.017% CaS析出析出 Als=0.03% S0.011% CaS析出析出 Als0.06% S0.009% CaS析出析出52 所以對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼中所以對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼中Als=0.020.04%，S=0.010.02%，CaS析出較少，事實(shí)還證明對于低碳鋁析出較少，事實(shí)還證明對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼，S0.01

33、0.02%時，水口堵塞時，水口堵塞主要是由于主要是由于Al2O3所引起的，而不是由所引起的，而不是由CaS所致。所致。53 有的作者研究指出：鈣處理鋼水不有的作者研究指出：鈣處理鋼水不充分時沒有生成液態(tài)鋁酸鈣充分時沒有生成液態(tài)鋁酸鈣(12CaO7Al2O3)時，會形成時，會形成CaOAl2O3、CaS-MnS夾雜，會加劇水口堵塞。夾雜，會加劇水口堵塞。 54vCSP結(jié)晶器斷面小結(jié)晶器斷面小(7090mm)，SEN水口內(nèi)徑有水口內(nèi)徑有限，為防止限，為防止CaS生成堵水口來提高連澆爐數(shù)，要求生成堵水口來提高連澆爐數(shù)，要求鋼水鋼水S0.007%。為此為此CSP廠為滿足廠為滿足S20mm不堵水口；不堵

34、水口； 如采用水口直徑如采用水口直徑15-16mm，鋼中鋼中Als必須小于必須小于0.006%才不會堵水口。才不會堵水口。v一般情況下，小方坯定徑一般情況下，小方坯定徑水口直徑水口直徑14-16mm，僅能，僅能澆注澆注Si-K鋼，要澆注鋼，要澆注Al細(xì)細(xì)晶粒鋼，則會堵水口，為晶粒鋼，則會堵水口，為此必須經(jīng)過鈣處理。此必須經(jīng)過鈣處理。 574.2.2硅鎮(zhèn)靜鋼堵水口硅鎮(zhèn)靜鋼堵水口v對于中高對于中高碳碳Si-Mn脫氧鋼未脫氧鋼未加加Al脫氧，鋼水中脫氧，鋼水中Als很低很低(0.003%)也發(fā)生水口堵塞現(xiàn)也發(fā)生水口堵塞現(xiàn)象。象。 v對于連鑄對于連鑄Si-K鋼的成分鋼的成分(%)：C 0.29，Mn

35、0.81.2, Si 0.150.40。鋼中。鋼中O控制合控制合理范圍如下圖。理范圍如下圖。 58v(1) 鐵合金尤其是鐵合金尤其是SiFe中含有殘余中含有殘余Al、Ca等元素，生等元素，生成了高熔點(diǎn)的鋁酸鈣夾雜成了高熔點(diǎn)的鋁酸鈣夾雜(CaO2Al2O3、CaO6Al2O3)和和Al2O3MgO尖晶石，導(dǎo)致水口堵塞。尖晶石，導(dǎo)致水口堵塞。 v(2) 硅酸錳夾雜形成硅酸錳夾雜形成v(3)控制控制Al2O3夾雜形成夾雜形成 v(4) 鎂鋁尖晶石形成鎂鋁尖晶石形成為什么澆注為什么澆注Si-K鋼，鋼中鋼，鋼中Als很低，還會發(fā)生水口堵塞呢？很低，還會發(fā)生水口堵塞呢？其原因是：其原因是：59(1)鐵合金

36、鐵合金v右圖可知：右圖可知：vSi0.2%的鋼中的鋼中CaOxAl2O3和和Al2O3MgO夾夾雜比雜比Si0.01%要高很多，要高很多，說明是說明是SiFe中帶入中帶入Ca、Al元元素之故；素之故；vH爐號爐號MgOAl2O3最高，可能最高，可能是是LF爐精煉時間太長，促進(jìn)爐精煉時間太長，促進(jìn)了了MgOAl2O3形成；形成；v高的高的CaOxAl2O3、Al2O3MgO造成水口堵塞指數(shù)造成水口堵塞指數(shù)最高最高 60SiCaBaTiCeAlMg一般一般SiFe/%781.070.0270.130.0151.30.033高純高純SiFe/%800.0240.0050.0530.0150.0470

37、.003%，可能有，可能有固態(tài)固態(tài)Al2O3析出堵水口。析出堵水口。為保持為保持Als0.003%水平，則可提高水平，則可提高Si含量含量以得到液態(tài)夾雜。然而以得到液態(tài)夾雜。然而增加增加Si加入加入SiFe也多，也多，帶入的殘余帶入的殘余Al也多，成也多，成本增加，也降低了本增加，也降低了Mn/Si比，促進(jìn)了固態(tài)比，促進(jìn)了固態(tài)SiO2夾雜形成。夾雜形成。64(4) 鎂鋁尖晶石形成鎂鋁尖晶石形成 v對高碳對高碳Si-K鋼水口堵塞的另一個主要因素是形成鋼水口堵塞的另一個主要因素是形成MgOAl2O3。對于高碳對于高碳Si-K鋼，不用鋼，不用Al脫氧，靠脫氧，靠LF爐造白渣脫氧以得到爐造白渣脫氧以得

38、到TO20ppm。在。在LF爐還原精煉氣氛和低爐還原精煉氣氛和低O條件下條件下(O15ppm)，鋼包渣或，鋼包渣或MgO-C磚中釋放出磚中釋放出Mg形成形成MgOAl2O3，堵塞水口。，堵塞水口。LF爐白渣精煉時間越長，爐白渣精煉時間越長，MgOAl2O3形成的多，堵水口嚴(yán)重。形成的多，堵水口嚴(yán)重。v為此操作上應(yīng)注意：為此操作上應(yīng)注意：白渣精煉時間不應(yīng)太長；白渣精煉時間不應(yīng)太長；LF頂渣加脫氧劑頂渣加脫氧劑(CaC2、SiFe粉、粉、Si-Ca粉粉)不應(yīng)過量；不應(yīng)過量；石灰加入不要過量，保持合適堿度，吸收石灰加入不要過量，保持合適堿度，吸收MgO。654.2.3含含Ti不銹鋼堵水口不銹鋼堵水口

39、v奧氏體不銹鋼會含有奧氏體不銹鋼會含有Ti(0.25%)、Al(0.02%)，在澆注過程中，結(jié)，在澆注過程中，結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)塊和晶器保護(hù)渣結(jié)塊和SEN水口結(jié)瘤，常常在連鑄坯和產(chǎn)品水口結(jié)瘤，常常在連鑄坯和產(chǎn)品(中板、薄中板、薄板板)表面留下表面缺陷，嚴(yán)重影響成材率和生產(chǎn)成本。表面留下表面缺陷，嚴(yán)重影響成材率和生產(chǎn)成本。 v澆注過程中漂浮在結(jié)晶器保護(hù)渣澆注過程中漂浮在結(jié)晶器保護(hù)渣“結(jié)塊結(jié)塊” ，研究表明：它是由氣，研究表明：它是由氣孔、夾雜物團(tuán)簇孔、夾雜物團(tuán)簇(MgOAl2O3TiN、TiN、MgOAl2O3CaOTiO2、CaOTiO2)和保護(hù)渣團(tuán)和保護(hù)渣團(tuán)(Na2OAl2O3SiO2、CaO、

40、TiO2)組成，使組成，使保護(hù)渣性能惡化，造成卷渣，引起鑄坯表面缺陷。保護(hù)渣性能惡化，造成卷渣，引起鑄坯表面缺陷。(a)結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)晶器保護(hù)渣“結(jié)塊結(jié)塊”形貌形貌 (b)“結(jié)塊結(jié)塊”中典型夾雜物團(tuán)簇的形貌中典型夾雜物團(tuán)簇的形貌 66(1)TiN型結(jié)瘤型結(jié)瘤vSEN內(nèi)壁結(jié)瘤物大量分布著網(wǎng)狀連接的夾雜物，內(nèi)壁結(jié)瘤物大量分布著網(wǎng)狀連接的夾雜物，主要主要是是TiN和和MgOAl2O3混合物，熔點(diǎn)在混合物，熔點(diǎn)在1900以上，附著在水口壁上。以上，附著在水口壁上。v控制鋼中控制鋼中Al0.01%、Ti%N%10-311%；中包覆蓋劑；中包覆蓋劑R=1.10，Al2O311%)；v防止鋼液的二次氧化。如

41、防止鋼液的二次氧化。如LF爐吹爐吹A(chǔ)r防止鋼水翻騰，防止鋼水翻騰，連鑄保護(hù)澆注等；連鑄保護(hù)澆注等；v適當(dāng)提高中包鋼水過熱度適當(dāng)提高中包鋼水過熱度(10)；v控制鋼中控制鋼中Al0.01%，保持鋼液中，保持鋼液中Ti%N%0.14vCa/TO=0.71.2 如果鈣處理不充分，如果鈣處理不充分，鋼中鋼中Ca較低，中包鋼較低，中包鋼水中水中Ca為為812ppm就就會澆注不暢，發(fā)生堵塞，會澆注不暢，發(fā)生堵塞，也就是說鋼水中固態(tài)鋁也就是說鋼水中固態(tài)鋁酸鈣夾雜增加，導(dǎo)致水酸鈣夾雜增加，導(dǎo)致水口堵塞?？诙氯?。v鈣處理時，鋼中鈣處理時，鋼中Ca含量含量取決于鋼水中取決于鋼水中O、Al、S含量、喂線中含量、喂線

42、中Ca量、量、喂線速度等。喂線速度等。 固體鋁酸鈣與水口堵塞固體鋁酸鈣與水口堵塞78vCSP澆注低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼水成分澆注低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼水成分(%)：C0.051，Si 0.071%，Mn 0.226%， P 0.018%，S 0.002%，Al 0.034%，LF喂鈣線喂鈣線460m相當(dāng)于相當(dāng)于3.35kg/t鋼鋼(相當(dāng)于相當(dāng)于0.60.7kg鈣鈣/t)，LF爐爐Ca29ppm。鋼中夾雜物分析結(jié)。鋼中夾雜物分析結(jié)果如下表。果如下表。v生成生成12CaO7Al2O3的理論成分的理論成分(%)：CaO 48，Al2O3 52，CaO/Al2O30.92，由表可知，實(shí)際夾雜物成分與理論，由表可知

43、，實(shí)際夾雜物成分與理論值接近，說明鈣處理生成液態(tài)的值接近，說明鈣處理生成液態(tài)的12CaO7Al2O3。樣號樣號Al2O3CaOMnOSiO2SCaO/Al2O3A47.9539.281.712.932.120.82B52.143.612.3000.10.84C46.5541.281.591.160.130.89D44.5138.691.943.191.40.87鋼中夾雜物成分鋼中夾雜物成分79B.輕鈣處理輕鈣處理v對于細(xì)晶粒鋼加對于細(xì)晶粒鋼加Al較少，鋼中較少，鋼中Als較低較低(0.010.02%)。采用輕鈣處理，把夾雜物成分控制。采用輕鈣處理，把夾雜物成分控制在相圖中鈣長石在相圖中鈣長石CaOAl2O32SiO2或鈣黃長石或鈣黃長石2CaOAl2O3SiO2區(qū)域。這些夾雜物熔點(diǎn)低區(qū)域。這些夾雜物熔點(diǎn)低(12001400)，在鋼水中易上浮，可澆性好，不，在鋼水中易上浮，可澆性好，不堵水口，熱軋時夾雜物易變形，不會發(fā)生脆斷現(xiàn)象。堵水口，熱軋時夾雜物易變形，不會發(fā)生脆斷現(xiàn)象。