连铸过程中水口堵塞机理及其预防对策
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近年来有些冶金工作者经系统研究和分析认
为 )水 口 内 壁 沉 积 物 的 成 因 过 程 是 :7<9碳 的 熔 解 / 浇 铸 一 开 始 发 生 碳 的 熔 解)改 变 了 ,%&.的 活 度) 导 致 %&’#( 沉 积)在 水 口 内 壁 形 成 一 层 薄 膜;7’9 通 过 挥 发 和 氧 化 反 应 形 成 第 一 层 沉 积 物 /%&’#(N! 质水口中含有的 1A#’)K"’#)L’#等第二相)在浇 铸 温度条 件 下)通 过 下 述 反 应 被 耐 火 材 料 中 的 碳 还原成气体:
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耐火 材料类型
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表 ; 三种 9:;7<_5耐火材料化学成分
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图 P 常见的水口堵塞类型
为含有少量 K’!Q"的凝钢F弯月面以下#浸入钢水 部 分 $内 壁 的 沉 积 物 是 粒 径 小 于 ERS 的 含 量 为 #C+T A+$U瘤 状 物G经 显 微 镜 观 察)它 有 三 层 组 成?#@$由 于 碳 的 熔 解 而 形 成 的 E++RS 左 右 的 脱 碳层F#!$紧 靠 脱 碳 层 的 是 厚 度 为 #@++T "++$RS 的 第 一 沉 积 层)主 要 由 K’!Q" 颗 粒 和 #!ET "+$U
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低 熔 点 的 液 相)它 熔 解 来 自 钢 水 或 耐 火 材 料 中 的
%&’#()形 成 钠 长 石 )其 反 应 式 如 下 :
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图 U 通过挥发氧化形成玻璃相
( 预防水口堵塞的措施
U4= 净化钢液 减轻乃至避免水口堵塞的最有效方法是降低
钢中脱氧产物浓度和避免形成重氧化产物/因此 应 尽可能 做到:7<9采 用 合 理 的 冶 炼 工 艺)应 杜 绝 过 吹 J后 吹 或 重 吹 )不 让 钢 液 过 氧 化 ;7’9避 免 带 渣 出 钢 )减 少 外 来 夹 杂 ;7(9采 用 最 佳 的 脱 氧 制 度 )应 用 复 合 脱 氧 技 术;7-9钢 包 精 炼 钢 液 7真 空 或 吹 氩 9;759应用无氧化 浇铸 技 术;7C9实 施 中 间 包 冶 金等 有益 于 净 化 钢 液 的 技 术 措 施)对 预 防 水 口 堵 塞能起到一定作用/然而)对浇铸用 %&脱氧的低 碳和 超低 碳 钢 的 水 口 堵 塞 问 题)只 有 通 过 对 脱 氧 产 物)尤 其 是 对 %&’#( 的 变 性 处 理)方 可 得 到 解 决/ U4V 对脱氧产物进行变性处理
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第 !"卷第 !期 !+++年 ,月
武 汉 科 技 大 学 学 报 #自 然 科 学 版 $ -(&./0123435(&.675(8 9:71(#*2;0<2’675:37:=>5;5&3$
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文 章 编 号 ?@++@B DACE#!+++$+@B +@@,B +E
’111年第 ’期
图 4 56789:;7<相 图 =>"#(+ ?%&’()-@>"#(+ ’%&’()-A>"#(+%&’()
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图 G 耐火材料类型对水口堵塞的影响
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’333年第 ’期
茅 洪 祥 )等 :连 铸 过 程 中 水 口 堵 塞 机 理 及 其 预 防 对 策
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武 汉 科 技 大 学 学 报 /自 然 科 学 版 3
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@ 水口堵塞的类型及其特征
连铸过程中水口堵塞通常指中间包水口和浸 入式水口堵塞G它们最易堵塞的敏感部位如图 @ 所 示 G M@N
图 O 中间包水口和浸入式水口堵塞部位示意图
经 实 际 观 察)水 口 堵 塞 一 般 有 图 !所 示 的 四 种型式 G M!N
就 浸 入 式 水 口 而 言 )弯 月 面 以 上 沉 积 物 主 要
耐火材料类型及其化学成分对水口堵塞的影
图 D 56E沉 积 与 钢 中 F56$F7和 FE的 关 系
响见图 ?和表 ’H)I! 从 图 ?和 表 ’看 到$耐 火 材 料 含 碳 量 及 其 纯
度 /第 二相 氧化 物 含 量3对 堵 塞 指 数 的 影 响$碳 的 作 用 更 为 突 出 $当 耐 火 材 料 中 无 碳 时 $甚 至 可 以 避 免水口堵塞!
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对 水 口 堵 塞 机 理 很 难 有 一 致 的 解 释)但 有 两 种观点比较符合理论分析和实际观察/
1AD+M提 出 的 水 口 堵 塞 机 理 是 %&’#( 沉 积/ 悬浮在钢水中的 %&’#(颗粒与钢水接触时高的界 面 能使之 粘 附 到 耐 火 材 料 表 面)相 互 烧 结 并 形 成 网状 %&’#()成为堵塞水口的沉积物 / ,(.
经 研 究 发 现)对 于 连 铸 过 程 中 水 口 堵 塞 现 象 比 较 严 重 的 %&镇 静 钢)只 要 经 合 理 的 !"处 理) 可实现无水口堵塞的无故障浇铸/此法基于图 所示的 %&’#(N!"#相图,<./从图 -可知)经 !"处 理)可 使 不 同 类 型 高 熔 点 %&’#(N!"# 夹 杂 转 变 为 约 含 536%&’#(I 536!"# 浇 铸 时 呈 液 态 的 <’!"#$ @%&’#(7熔 点 在 <-33W左 右 9)可 容 易 流
连 铸 技 术 以 其 高 效 L节 能 L易 于 实 现 生 产 过 程 自动化等优点而得到冶金行业的高度重视和广泛 应 用 G 但 是 )由 于 连 铸 过 程 中 尚 存 在 诸 多 问 题 )尤 其 是水口 堵 塞 限 制 了 现 有 设 备 的 利 用 率)故 而 降 低 生 产 效 率)影 响 钢 的 质 量)增 加 钢 的 成 本)恶 化 劳 动 条 件 G 因 此 )为 解 决 连 铸 生 产 中 的 实 际 问 题 ) 作者 对 水 口 堵 塞 类 型 及 其 特 征L水 口 堵 塞 的 成 因 和预防措施进行了全面分析G
连铸过程中水口堵塞机理及其预防对策
茅洪祥@ 胡东艳!
#@(武 汉 科 技 大 学 )武 汉 )D"++C@F!(武 汉 钢 铁 #集 团 $公 司 )武 汉 )D"++C+$
摘 要 ?阐 述 了 连 铸 过 程 中 水 口 堵 塞 的 类 型 及 其 特 征 )并 根 据 水 口 堵 塞 的 成 因 )提 出 了 防 范 措 施 G 关 键 词 ?连 铸 F水 口 F堵 塞 中图分类号?9HIIIF9H+CCJ (D 文献标识码?K
表 = 水口内壁沉积物的化学成分与矿物组成
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’ 水口堵塞的成因
经 多 年 研 究)迄 今 尚 未 完 全 弄 清 楚 水 口 堵 塞 的 机 理 )但 可 以 归 纳 为 :7<9冶 金 因 素 /浇 铸 钢 种 的 清 洁 度 及 脱 氧 情 况)各 工 艺 环 节 产 生 的 %&’#( 危 害 最 大 ;7’9材 料 因 素 /制 作 水 口 选 用 的 材 料 类 型 J 第 二 相 物 质 71A#’)K"’#)L’#)GH’#( 等 9和 碳 含 量 ;7(9水 力 学 因 素 /水 口 形 状 及 内 壁 粗 糙 度 J钢 水 流 场 和 流 速 ;7-9热 因 素 /钢 水 温 度 及 其 均 匀 性 J钢 包和中间包及其水口的预热状态/
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收 稿 日 期 ?@AAAB @!B +C 作 者 简 介 ?茅 洪 祥 #@AD!B $)男 )武 汉 科 技 大 学 材 料 与 冶 金 学 院 冶 金 工 程 系 )副 教 授 (
为 )水 口 内 壁 沉 积 物 的 成 因 过 程 是 :7<9碳 的 熔 解 / 浇 铸 一 开 始 发 生 碳 的 熔 解)改 变 了 ,%&.的 活 度) 导 致 %&’#( 沉 积)在 水 口 内 壁 形 成 一 层 薄 膜;7’9 通 过 挥 发 和 氧 化 反 应 形 成 第 一 层 沉 积 物 /%&’#(N! 质水口中含有的 1A#’)K"’#)L’#等第二相)在浇 铸 温度条 件 下)通 过 下 述 反 应 被 耐 火 材 料 中 的 碳 还原成气体:
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图 P 常见的水口堵塞类型
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低 熔 点 的 液 相)它 熔 解 来 自 钢 水 或 耐 火 材 料 中 的
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图 U 通过挥发氧化形成玻璃相
( 预防水口堵塞的措施
U4= 净化钢液 减轻乃至避免水口堵塞的最有效方法是降低
钢中脱氧产物浓度和避免形成重氧化产物/因此 应 尽可能 做到:7<9采 用 合 理 的 冶 炼 工 艺)应 杜 绝 过 吹 J后 吹 或 重 吹 )不 让 钢 液 过 氧 化 ;7’9避 免 带 渣 出 钢 )减 少 外 来 夹 杂 ;7(9采 用 最 佳 的 脱 氧 制 度 )应 用 复 合 脱 氧 技 术;7-9钢 包 精 炼 钢 液 7真 空 或 吹 氩 9;759应用无氧化 浇铸 技 术;7C9实 施 中 间 包 冶 金等 有益 于 净 化 钢 液 的 技 术 措 施)对 预 防 水 口 堵 塞能起到一定作用/然而)对浇铸用 %&脱氧的低 碳和 超低 碳 钢 的 水 口 堵 塞 问 题)只 有 通 过 对 脱 氧 产 物)尤 其 是 对 %&’#( 的 变 性 处 理)方 可 得 到 解 决/ U4V 对脱氧产物进行变性处理
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连铸过程中水口堵塞通常指中间包水口和浸 入式水口堵塞G它们最易堵塞的敏感部位如图 @ 所 示 G M@N
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摘 要 ?阐 述 了 连 铸 过 程 中 水 口 堵 塞 的 类 型 及 其 特 征 )并 根 据 水 口 堵 塞 的 成 因 )提 出 了 防 范 措 施 G 关 键 词 ?连 铸 F水 口 F堵 塞 中图分类号?9HIIIF9H+CCJ (D 文献标识码?K
表 = 水口内壁沉积物的化学成分与矿物组成
化学成分 0>?6
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经 多 年 研 究)迄 今 尚 未 完 全 弄 清 楚 水 口 堵 塞 的 机 理 )但 可 以 归 纳 为 :7<9冶 金 因 素 /浇 铸 钢 种 的 清 洁 度 及 脱 氧 情 况)各 工 艺 环 节 产 生 的 %&’#( 危 害 最 大 ;7’9材 料 因 素 /制 作 水 口 选 用 的 材 料 类 型 J 第 二 相 物 质 71A#’)K"’#)L’#)GH’#( 等 9和 碳 含 量 ;7(9水 力 学 因 素 /水 口 形 状 及 内 壁 粗 糙 度 J钢 水 流 场 和 流 速 ;7-9热 因 素 /钢 水 温 度 及 其 均 匀 性 J钢 包和中间包及其水口的预热状态/
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