连铸保护浇注技术

连铸二次氧化与保护浇注——国际钢协总结报告简要介绍

张家泉

北京科技大学钢铁冶金系

引言

再氧化与二次氧化——re-oxidation

钢水保护浇注的主要目的是防止精炼后钢水的二次氧化（增氧与增氮）、保证生产洁净铸坯。

国际钢铁协会（原名IISI, 现名WSA——World Steel Association)曾组织专家对洁净钢生产技术与研究现状进行总结和综述（2004年）。其中就钢的二次氧化及其对策进行了专题总结——本报告的主要依据。

《IISI Study on Clean Steel》

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二次氧化与钢材质量与应用水平

钢材轻量化设计趋势——钢材疲劳寿命与变形抗力——钢材（冷轧材）表面缺陷（slivers plus blisters)与内部夹杂——洁净度——宏观夹杂物——铸坯全氧含量——连铸二次氧化

提纲

1.钢水二次氧化的途径

2.如何衡量钢水二次氧化程度？

3.二次氧化的控制途径

1）控制钢水被渣的再氧化2）控制气氛

3）耐火材料

4）水口堵塞

5）开浇与换包

大量研究表明：1）现代生产工艺条件下，铸坯中的宏观夹杂物多与二次氧化有关，而并不在钢包精炼环节。2）减少钢水中夹杂物数量是降低钢材缺陷几率的重要措施之一。3）对于水口堵塞敏感钢种，二次氧化夹杂物还会影响浇注的稳定性和连浇率。

日本NKK：The total number of surface defects in cold rolled products (slivers plus blisters) is strongly reduced when the total oxygen content is lower than 20 ppm in the mould.

德国Dillinger hutte：The number of macro-inclusion increases with the steel total oxygen content.

1.钢水二次氧化的途径

1）Contamination by oxides contained in ferroalloys. ——铁合金中氧化物

For example, ferromanganese alloys contain mainly MnO inclusions，and this re-oxidation source is particularly influential as the C content is low.比如若精炼脱氧后补加铁合金，Al、Si被其中MnO 再氧化产生的氧化物，不是我们一般意义

下的连铸二次氧化。

2）Reactions with slag in the ladle or tundish. ——钢水与钢包和中包渣的反应

3）Contamination by slag glaze from the previous heat attached on ladle wall or RH snorkel.——钢包壁或RH浸渍管上粘接的渣壳（氧化铁）污染

4）Reaction between liquid steel and the atmosphere ——钢水与大气的反应

at tapping when transferring from the BOF or EAF to the ladle, during secondary refining treatments or in the tundish during casting.

5）Reaction of liquid steel with the refractory lining of the different vessels (ladle, RH vessel, tundish) or with shrouding tubes.——钢水与钢包、精炼容器、中包以及水口等耐火材料的反应。

2.如何衡量钢水二次氧化程度？可以从以下几方面评价二次氧化程度：

1）Its effect on the change in total oxygen and/or nitrogen content ——对全氧和氮含量变化的影响

2）Its effect on the fade of de-oxidant elements in liquid steel at different stages of steel processing and casting.——对生产过程中钢水脱氧元素作用衰退的影响

3）Its influence on defects in products.——对产品缺陷的影响

如何确定钢包渣的氧化性•测渣中氧化铁含量与厚度：

In recent years, techniques have been developed to measure directly the degree of oxidation of ladle slag, using an electrochemical cell and slag thickness. ——电化学测氧探头与电磁渣厚测定仪（氧化锆固体电解质探头QuicK-

Slag cell)

——通过测渣金平衡时的氧活度，进而推算渣中FeO含量。

如何测定夹杂物起源？

Defining the origin of inclusions is often difficult;

particularly when chemical components may have more than one possible source in the steelmaking process.

One method of identifying the origin of inclusions is to employ tracers, either to mark de-oxidation inclusions, or to “dope”specific materials, that are possible inclusion sources. This allows discrimination between de-oxidation inclusions and re-oxidation products present in liquid

steel or in nozzle build-up, and provides evidence of the critical parameters in the steelmaking and continuous

casting processes.——示踪剂法（掺杂示踪。如在铝脱氧后钢水中添加比铝活泼的离子型稀土镧示踪剂

（0.04kg/吨钢水，搅拌5分钟），配合扫描电镜能谱或二次离子质谱仪分析，便可捕捉分辨出脱氧产物、从而区别于二次氧化产物）