改善连铸水口堵塞的方法小结

改善连铸水口堵塞的方法小结

大家普遍认为这主要是由钢水中的固态显微夹杂(如Al203、Ti02、ZrO2、稀土氧化物、CaS或A12O3•MgO等)粘附在水口内壁而引起的，此外钢水的化学成分和钙处理工艺，以及Ar气注流保护措施、钢水温度、水口设计、耐火材料等因素都与水口的堵塞有关。

对夹杂物的变性处理

对于连铸过程中水口堵塞比较严重的铝镇静钢，通常会在钢水中加入Ca-Si 丝(或Ca-Si粉)来对A12O3进行变性处理。这主要是因为通过钙处理能将A12O3夹杂转化为低熔点的铝酸钙物质(主要是C12A7)。但钙处理时需对钙加入量进行一定的控制：

(1)钙加入量不足，容易生成高熔点的铝酸钙，如CA6，CA2和CA。

(2)钙加入量过多，则会在CA和MnO.A12O3的基体上产生更加难于解决的高熔点物质CaS或(Ca，Mn)S。

Ca添加量不足，A12O3颗粒没有被CaO改性为液体氧化物时，如果有CA6

生成，水口会被迅速堵塞，这是因为在Ca处理的同时，生成了熔融的

Ti02.CaO.A12O3起到粘结剂的作用。

所以只有添加最佳量的Ca才能取得所希望的效果，实验证明，在中间包温度1550℃及w(A1)在0.02％的情况下，要想避免CaS的形成，w(S)不可以超过

0.025％。

减少脱氧产物的沉积

曾有学者道森计算过，对于典型的浇铸过程，如果每1500个非金属夹杂中有1个沉积在水口上，水口就可能堵塞。为了减少夹带的脱氧产物的沉积，连铸生产中多采用吹Ar来改善，原因如下：

(1)在水口壁上形成氩气膜，可防止脱氧产物与水口壁接触；

(2)氩气泡将脱氧产物从水口壁上吹洗掉；

(3)氩气泡促使脱氧产物的上浮；

(4)喷氩可增强紊流，可使沉积物被冲洗掉；

(5)水口内的压力增大，因而可减少通过水口的空气吸入；

(6)氩气可防止钢水与耐火材料之间的化学反应。

但吹Ar也容易引发一定的问题，这在实际生产中已有所体现。首先它会增大结晶器的液位波动，气泡被带进坯壳产生质量缺陷；其次由于高的回压或水口热冲击抵抗性减小而加剧水口渣线侵蚀甚至开裂。

提高钢水纯净度

在钢水流经水口之前，对钢水中的固态夹杂数量进行控制，提高钢水纯净度，可有效减少水口堵塞。控制流过水口钢水中的固体夹杂物总量，其主要方法有： (1)对钢水进行真空或吹氩等处理，以去除溶解气体和减少夹杂物。

(2)优化中间包内钢水的流动，使用流动调节装置或流动改良剂以延长钢水在中间包的停留时间，使夹杂物充分上浮；用过滤和电磁搅拌技术去除钢中脱氧产物。

(3)铝镇静钢还原性强，易被空气中的氧二次氧化，促使夹杂物的形成；如果溶解铝含量高，则二次氧化更严重。控制钢水的二次氧化可有效减少水口堵塞现象发生。对钢水实行保护性浇铸，从钢包到中间包和从中间包到结晶器采用浸入式水口，屏蔽中间包表面，密封耐火材料接头，减少钢水暴露在空气中，避免钢水二次氧化。

新日铁技术开发部的科技人员对中间包内铝镇静钢水发生二次氧化时氧化铝在中间包水口的附着状况进行了调查嘲，研究发现钢水发生二次氧化时，以熔融FeO作为粘结剂，钢水中的Al203颗粒便附着在水口界面，即使在水口内钢水流动的情况下也保持不会脱离的附着状态。

改善水口材质

水口堵塞与耐材中的Si02、Na2O、K2O、Fe203等夹杂密切相关，杂质含量越高，水口堵塞倾向越大。研究发现水口材质不含碳可有效防止水口堵塞，例如日本黑崎播磨公司开发生产的SA05B无碳水口材料，在工作面很容易形成一层玻璃相层，玻璃层比较光滑，可防止氧化铝的结瘤。但水口中不含碳或碳太低会导致水口热震性差，目前仍无大规模推广。

通过水口主体采用致密纯净的氧化铝一石墨耐材并在水口内壁采用一种透气性极低的无碳惰性涂料(如在A1一C质水口内表面涂一层细粒氧化锆一石墨、喷涂纯Al203)等方法也可以取得一定的效果。

但这些措施均不能完全解决水口堵塞问题。要永久地解决水口堵塞问题，目前想到的主要是通过减少水口表面与钢水里存在的夹杂颗粒之间的界面能来实现。含石灰的耐火材料与钢水中存在的氧化铝夹杂能反应生成一种低熔点的渣层(CaO-SiO2-Al203)，已有报道说含石灰的氧化锆(ZrO-CaO-石墨)水口比常规的A1-C质水口优越得多。此外在水口工作面采用一种含有(BN)的精细耐材涂层对于减少水口堵塞也有很好的效果。然而只有浇铸高纯净钢水时这些材料才有良好的效果。

Berezhnoi和Kordyuk等人也曾提出以CaO-Al203-ZrO2作水口材质，但目前这3种成分的配比仍处于一个很大的争议阶段。