外文翻译

本科毕业设计外文翻

译

外文译文题目(中文) ：中间包覆盖剂对钢水纯净度的影响

学院: 材料与冶金学院

专业: 冶金工程

学号: 201002126072

学生姓名: 陈维涛

指导教师: 李光强教授

日期: 二〇一四年六月

近年来，对薄板和涂层钢板质量的要求越来越高。在这方面所面临的一项重要挑战便是如何减少钢水中的非金属夹杂物。

保护中间包中钢液免受污染不仅对提高钢产品的质量尤为重要，而且在避免浸入式水口堵塞和增加连续浇铸的炉数方面有重要作用。为了以稳定的方式供给高洁净度的钢液，对中间包内钢液的去污行为进行了研究，并对保持中间包内钢液洁净机制进行了定量研究。基于所取得的成果，对如何保持中间包中钢液洁净度的工艺进行了研究。

关键词：连铸，炼钢，铸造，夹杂物，洁净钢，空气氧化。

1 前言

确保中间包内钢液的洁净度不仅对生产洁净钢的产品非常重要，而且对防止浸入式水口堵塞有重要影响。中间包具有将钢液分流并通过促进非金属夹杂物的上浮、去除来清洁钢液的功能[1-4]。但中间包冶金也会使钢液中产生新的夹杂物。因此传统研究认为改善中间包内夹杂物的上浮去除工艺以及防止钢液二次污染工艺经是制造洁净钢的先决条件[10-21]。为了充分利用中间包促进夹杂物上浮和去除功能稳定地生产高纯度的洁净钢，联合通过确定某些特殊因素的影响对中间包内污染物的去除的工艺和通过采取适当的措施阻止中间包内新生污染的生成的工艺有着至关重要的作用。

本实验对一实际生产连铸机上中间包中钢液夹杂物进行了研究，并对其形成原因进行了阐述。根据实验的结果，研究了防止钢液被空气氧化工艺及在钢包中使用无污染钢包引流砂工艺在提高中间包中钢液洁净度方面的效果。

2 中间包内夹杂物行为分析结果

在新日铁公司，八幡厂，第三炼钢厂，1号连铸机（两流，60吨中间包）上，浇铸了三炉含铝0.05%的铝镇静钢。在长水口（中间包入口）和浸入式水口（中间包出口）的位置分别用快速冷却取样器对钢液取样。用光学显微镜观察粒径在10µm以上夹杂物的形状（簇状，丛状或球状），并在电子探针显微镜（EPMA）下观察夹杂物的组成。

在第一炉次浇铸前，打开中间包外渣罐上方的滑动式水口并将钢包引流砂排出中间包外。在第一炉浇铸结束，钢包中留大约20吨钢液，以防止钢包中的熔渣被钢液由钢包到中间包的注流卷入中间包中。第二炉和第三炉连铸正常进行。

图1所示为中间包钢液中氧化铝和夹渣含量的变化。随着浇铸的炉次的增加，中间包入口处夹杂物数量增加。中间包入口处和出口处夹杂物数量变化趋势几乎相同，但出口处略低于入口处。这意味着，部分被带入中间包的夹杂物已上浮去除。中间包中氧化铝夹杂物的增加可能是由于钢包引流砂被铝还原以及钢液被空气氧化造成的。

图1 中间包中夹杂物粒径（>10µm)数量变化

假设钢液在中间包内没有受到污染，中间包出口处钢液的理论洁净度[(公式

（1）]和根据中间包出口处所取试样得到的中间包钢液的实际洁净度[公式（2）]如图2所示。在光学显微镜下观察到的夹杂物的数量乘以夹杂物与钢液的密度比（/inc Fe

ρρ）得到相应的夹杂物质量分数（inc W ）[22]，并以此作为评价钢液洁净度的指标，见图2。

图2 浇铸过程中中间包中钢液纯净度的实验分析

中间包出口处钢液的理论洁净度

)]1(/)(4/1[2i pi S D Ni α-∑=∏ (1)

中间包出口处钢液的实际洁净度

2[1/4()/(1)]p i i p

N i D S N α∏=∑-+..........................................(2) Fe inc inc inc A W ρρ/⨯=. (3)

两者之间的差异即钢液在中间包内的二次污染。因为三次浇铸中间包入口处的气氛是相同的，钢液的理论洁净度很差意味着钢液受到从钢包带入中间包的熔渣和引流砂的严重污染。防止钢包渣和引流砂的卷入后，第一炉浇铸钢液的理论洁净度自始至终几乎是恒定的，而且比第二炉和第三炉的高。第二炉次的污染物量增加是因为引流砂被带入到中间包中。在第三炉次时，钢包中积累的熔渣和引流砂使钢液中污染物含量与第二次相当，它的洁净度变化也几乎与第二次相同。那么所得到的理论洁净度与实际洁净度的差值即中间包出口和入口之间的夹杂物上浮区的钢液污染物量。对氮的行为的单独研究表明，空气污染是中间包中钢液污染的一个重要因素。图3反应了空气污染和熔渣夹杂物对中间包钢液污染的影响。

图3 空气污染和熔渣夹杂物对中间包钢液污染的影响

空气污染对第一炉次到第二炉次中间包钢液污染影响很大，通过控制钢包熔渣和引流砂的带入量，第一炉次和第二炉次中间钢液中70%以上的污染物都可留在中间包内。随着浇铸炉次的增加，熔渣带入的污染物量增加，但是空气氧化造成的污染物量减少。这可能是因为中间包中积累的熔渣随着浇铸炉次的增加而增加，但是熔池表面被越来越多的熔渣覆盖，减少了空气对钢液的氧化。

上述结论表明，保持中间包中钢液纯净的方式有：（1）保护它免受空气污染；（2）使用无污染的钢包引流砂；（3）抑制钢包熔渣被带入到中间包中。本文讨论了第一和第二项工艺。抑制熔渣由钢包进入中间包的技术目前已经应用于工业并且取得了很好的效果[23]。

3 中间包钢液洁净技术

3.1 防止钢液被空气氧化

中间包一般用氩气排除空气以防止钢液被空气氧化。由于中间包无法完全密封以及中间包盖的扭曲变形，这项技术并不完善。前面章节所讨论的结果表明，增加中间包熔池表面的熔渣可以极大地防止钢液被空气氧化。因此在中间包熔池表面覆盖一种低熔点的可熔覆盖剂是防止钢液被空气氧化的方法之一。

3.1.1 实验室研究方法

在实验室实验中对中间包熔池表面覆盖剂的最优成分进行了研究。实验使用一个容量为100kg的高频熔炼炉熔炼70kg一定成分的铝镇静钢（0.038％C，0.012％Si，0.18％Mn，0.042％Al），入口处用氩气密封。然后在熔池表面投2.5kg 的覆盖剂，停止通入氩气，并且在钢液中投入金属铝，使钢液中铝的含量达到0.05%。在16分钟内每隔2分钟对钢液进行取样分析。实验室使用的中间包覆盖剂成分见表1。第一，试验每一种中间包覆盖剂对防止钢液被空气氧化的效果。第二，通过改变每种覆盖剂中SiO2的含量研究比铝亲和力稍小的SiO2对钢液氧化的影响；第三，用传统的含氧化镁98%的材料作为中间包的绝热材料。

表1 实验室使用的中间包覆盖剂成分

覆盖剂成分(%)

1 50CaO-50Al2O3

2 47.5CaO-47.5 Al2O3-5SiO2

3 45CaO-45 Al2O3-10SiO2

4 40CaO-40 Al2O3-20SiO2

5 100MgO(传统的热绝缘材料)