摘要：分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。

摘要:分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。介绍了国内外先进炼钢厂(新日铁、JFE、克鲁斯、迪林根、浦项和宝钢等)中间包夹杂物的去除与控制措施。通过增大中间包容量、采用H型中间包或离心流动中间包、设置中提供间包气幕挡墙和中间包控流装置,优化中间包结构。通过采用中间包密封吹氩技术控制中间包开浇的二次污染;采用汇流旋涡抑制器防止中间包浇注过程中卷渣;采用碱性包衬和碱性覆盖剂、中间包无氧化烘烤与电磁感应加热、中间包连续真空浇注处理和电磁过滤,可以降低钢水二次污染,防止二次氧化,促进夹杂物上浮,提高铸坯的质量。

前言随着用户对钢材质量要求的进一步提高,中间包的精炼功能也越来越受到人们的关注。作为设置在钢包和结晶器之间的冶金反应器,中间包除了实施钢水分配、稳定注流和保证连浇的基本功能外,还可以作为钢水的精炼容器。通过中间包冶金,可以防止钢水二次氧化和吸气、改善钢水流动状态、防止卷渣和促进夹杂物上浮、微调钢水成分、控制夹杂物形态和精确控制钢水过热度。中间包冶金对提高连铸机作业率和优化作业、顺利多炉连浇、扩大连铸品种改善铸坯质量等均起到重要作用。

1连铸坯中夹杂物的来源从炼钢生产流程来看,铸坯的洁净度主要取决于钢水进入结晶器之前的炼钢、精炼和中间包冶金工序,钢水中夹杂物的主要来源是内生夹杂物和外来夹杂物。

1 . 1内生夹杂物内生夹杂物主要是脱氧产物,是钢中的合金化元素与溶解在钢水中的氧以及硫、氮的反应产物。如铝镇静钢,脱氧产物以Al 2O3为主;硅镇静钢,脱氧产物以MnO•Si O

2 为主;钙处理钢,脱氧产物以mCaO•nAl 2O3、mCaO•nAl 2O

3 •X为主;钛处理钢,脱氧产物以Ti O2、Al 2O3、Ti N、Al 2O3 与Ti N复合夹杂物为主。

内生夹杂物数量多,颗粒较小(一般小于10μm) ,分布较均匀,成分简单,对钢的质量危害较小。

1 . 2外来夹杂物外来夹杂物是指从炼钢到浇注的过程中,二次氧化产物和机械卷入钢中的各种氧化物。外来夹杂物数量少,尺寸较大,多在30～300μm,成分复杂,在钢中呈偶然分布,对钢质危害大。浇注过程中的二次氧化源有空气(主要是钢水裸露吸氧、注流与空气接触和注流卷入空气吸氧)、转炉下渣、钢包顶渣和中间包覆盖剂、耐火材料等。与中间包工序相关的二次氧化问题如下:(1)注流与空气接触吸氧注流比表面积与水口直径成反比,小方坯水口直径小,注流比表面积大,二次氧化严重。如果水口烧氧、散流,则二次氧化加剧。(2)注流卷入空气吸氧从钢包水口流出流到中间包的过程中,注流卷入空气的四种现象是:层流、脉动注流(层流→紊流过渡区)、注流表面锯齿状和紊流注流(注流表面粗糙)、注流变为液滴(吸氧速率比光滑注流大60倍)。(3)钢水裸露吸氧如果中间包表面积为5 m2,熔池深度0 . 7 m,由注流冲击引起的中间包钢水液面的裸露每 1 . 15 s就更新一次, 1 min内则要更新52次,裸露于空气中的钢水表面积为260 m2,。