浇注过程钢水二次氧化
浇注过程钢水二次氧化
作者：蔡开科 发布日期：2010-6-21 [ 收藏 评论 没有找到想要的知识 ]
前言
当转炉吹炼到终点时，钢水中溶解了过多氧称为溶解氧[O]溶（或a [O]）。 出钢时钢水脱氧合金化的目的：
(1) 把钢水中[O]溶脱掉，转变为脱氧夹杂物——夹杂物工程； (2) 合金化达到规定的钢种成分(C 、Si 、Mn 、Als)。
经过脱氧和炉外精炼操作（吹Ar 、LF 、VD 、RH ），脱氧所生成夹杂物(Al 2O 3、MnO·SiO 2、CaO·SiO 2·Al 2O 3、CaO·Al 2O 3)。85%上浮到钢包顶渣，夹杂物尺寸绝大部分<30μm ，钢水中T[O]可以达到<30ppm ，甚至小于10ppm ，也就是说钢水很“干净”了。因此，可以用钢的总氧量T[O]来表征钢的洁净度，也就是钢中夹杂物水平。故T[O]可表示为： T[O]=[O]溶+[O]夹 因此要降低T[O]，则：
(1) 降低[O]溶：降低转炉吹炼终点氧，这是产生夹杂物的源头； (2) 降低[O]夹：也就是减少钢中夹杂物：
l 降低脱氧产物：控制脱氧和精炼操作促进原生的脱氧产物上浮； l 减少新的夹杂物生成：也就是减少钢水在连铸过程中钢水二次氧化。 如何保持铸坯中T[O]与炉外精炼后钢水中T[O]处在一个水平呢？否则炉外精炼的效果就前功尽弃了。在连铸过程中的任务是： l 防止钢水再污染(二次氧化)；
l 设法进一步排除夹杂物(中间包冶金、结晶器冶金等)。 下面主要讲一下钢水二次氧化问题。
1 二次氧化定义
炼钢上有两个术语：
l 氧化：在一定温度下氧溶解在钢液中的能力([O]
溶
)。当加入脱氧元
素，[O]
溶
与脱氧元素生成夹杂物沉淀出来，而脱氧元素与[O]建立新的平衡。
l 二次氧化：广义来说，二次氧化是指钢水中的合金元素与空气中的氧、炉渣、耐火材料中的氧化物发生化学反应，生成新的氧化物相而污染钢水。从来源上说，如图1所示，钢中夹杂物可分为三类：
(1) 没有上浮的脱氧产物。如Al-K钢，为Al
2O
3
、Al
2
O
3
·MgO，Si-K钢为
MnO·SiO
2，钙处理钢CaO·Al
2
O
3
、CaO-Al
2
O
3
-X，钛处理钢为Al
2
O
3
、TiO
2
、TiN。
(2) 浇注过程中生成的二次氧化产物。夹杂物中含弱脱氧元素(Mn、Si)较多，
Al
2O
3
较少。
(3) 凝固过程中形成夹杂物。由于元素的偏析作用，凝固过程中在凝固前沿会形成硫化物或氧化物，夹杂物细小分布在树枝晶间。
图1 钢中夹杂物的分类
脱氧产物与二次氧化产物特征比较见表1。
表1 脱氧产物与二次氧化产物特征比较
生产洁净钢，通过脱氧和精炼操作最大限度去除脱氧夹杂物外，更重要的是防止在浇注过程中二次氧化所产生的外来的大颗粒夹杂物。从提高钢洁净度上讲，提高产品质量就是减少大颗粒夹杂物而努力。
2 浇注过程中二次氧化源
图2表示浇注过程钢水二次氧化源。
图2 连铸过程的二次氧化源
2.1 钢水/空气的二次氧化
2.1.1 钢水/空气二次氧化类型
A. 注流与空气接触吸O
2
注流比表面积F与水口直径成反比，。小方坯水口直径小(Φ15 -18mm )，F大，故二次氧化严重。如果水口烧氧、散流，F就更大了，二次氧化加剧。B. 注流卷入空气吸氧
从钢包水口流出到中间包路程中注流卷入空气有四种机理(见图3)：
l 光滑层注流(层流)；
l 脉动注流(层流→紊流过渡区)，表面锯齿状；
l 紊流注流(注流表面粗糙)；
l 注流变为液滴(吸氧速率比光滑注流大60倍)。
图3 空气卷入机构图解
注流卷入到中间包的空气被分散成2~ 3mm 气泡，随钢液产生紊流运动。吸氧比注流接触吸氧大100倍以上。注流卷入的空气量是与水口直径、流速、注流紊流程度和下落高度等有关的。
C. 钢水裸露吸氧
中间包、结晶器钢水表面不断更新与空气接触吸氧。如中包表面积1× 5m2 ，熔池深度 0.7m ，由注流冲击引起中包液面裸露1.15s就更新一次，则一分钟内更新52次，裸露于空气中钢水表面积为 260m2 ，可见由液面更新造成的二次氧化是非常严重的。为防止吸氧必须有渣子覆盖钢液面。
2.1.2 二次氧化模式
钢水从空气中吸氧后形成二次氧化产物，二次氧化产物形成模式：
(1) 硅镇静钢(Si-K)Als<0.01%：
图4 硅镇静钢夹杂物形成示意图
如表4所示，脱氧：加入Si、Mn、Al把[O]降到很低，生成夹杂物，钢水中[O]限制了反应。
二次氧化：空气中O2源源不断供给钢水，[O]与Al反应同时，也与Si、Mn反应直到这些元素消耗完为止，生成夹杂物较大且含弱脱氧元素较多。如夹杂物中SiO2+MnO>60%，可以判断为二次氧化产物。
冶炼Q345钢种时[Si]＝0.25-0.35%，[Mn]＝1.3-1.5%，[Als]＝0.035%，中间包
钢水中夹杂物Al
2O
3
-SiO
2
-MnO球形夹杂物占夹杂物总数35%以上，夹杂物中
SiO
2
+MnO≥80%，说明是二次氧化所致（见图5）。
(a) (b)
图5 夹杂物照片及其能谱(Al2O3 19.51%, SiO2 34.56%, MnO 45.91%)
(2) 对铝镇静钢(Al-K，Als>0.01%)：
如图6所示，脱氧：Als>0.01%时，平衡[O]很低，钢水中[O]全部与Als结合生
成Al
2O
3
，没有[O]与Si、Mn反应；
二次氧化：空气中O
2源源供给钢水，氧化Al生成Al
2
O
3
，也同时氧化Si、Mn，
生成复合夹杂物。
图6 Al镇静钢夹杂物形成模式
钢包→中包，钢水经空气中吸O
2
后，表现为：
l 钢水中酸溶铝[Als]降低，Al-K钢Δ[Als]=0.01%左右。l 钢水T[O]增加，夹杂物增加；
l 钢水中[N]增加。
可以把Δ[N]=[N]钢包-[N]中包作为钢包→中包注流二次氧化程度的量度，也就是保护浇注好坏的指标。钢水吸氮的同时，也会吸氧，根据Δ[N]，可以估算钢水吸氧量Δ[O]：
式中：：氧气吸收速率常数，为0.2566×10 -5cm /s·pa；
：氮气吸收速率常数，为1.0×10 -2cm /s·pa；
：钢液饱和氮含量，ppm，为440ppm；
：钢包中[N]含量，ppm；
：铸坯中[N]含量，ppm；
：钢液密度，取 7.0kg /cm3;
：气体分子量，为32；
：气体中氧的分压，0.21atm。
以某厂生产IF钢为例，采用长水口保护浇注各工序的吸氮来计算Δ[O]，
Δ[N]与Δ[O]关系如表2所示。
表2 各工序吸[N]、Δ[N]与Δ[O]关系(平均值)
由表可知：
l 钢包→中间包吸[N]平均1.75ppm(最大5ppm)，同时吸氧5ppm；
l 中间包→结晶器平均吸[N]4.25ppm，同时吸氧11ppm。
钢包→中间包钢水吸[N]增加，钢水中T[O]也是增加（图7），说明二次氧化使夹杂物增多。
图7 钢水吸氮与中包T[O]关系
中包钢水吸氮增加，生产DI罐缺陷指数也呈增加趋势，如图8。
图8 质量指数与钢包到结晶器吸氮量的关系
2.1.3 保护浇注
因此，在浇注过程中，钢包→中间包钢水吸氮>5ppm对钢洁净度就产生严重影响。为此采用保护浇注。
钢包→中间包注流保护浇注方法有多种，但目前广泛采用的是长水口。
l 仅用长水口△[N]=11~17ppm
l 长水口+Ar封△[N]<3.5ppm(可接受)
目标△[N]=>0(零吸氮)
钢包→中间包保护效果好坏主要集中在钢包下水口与长水口连接上，利用密封垫圈和Ar封来防止空气渗入。如密封不好吸入空气，二次氧化更为严重。
中间包→结晶器的注流保护不好发生二次氧化形成夹杂物，很难上浮而留在铸坯中，同时也会造成水口结瘤。同样SEN的连接+Ar封也是非常重要的。应使
Δ[N]<1ppm。
2.2 钢水/炉渣、钢包、顶渣、中间包覆盖剂二次氧化
2.2.1 出钢渣
转炉冶炼低碳钢终点渣碱度R＝3.0~4.0，FeO15~20%，MnO2~4%。高氧化性渣子下到钢包后，渣子具有很高的氧势，会把钢水中的合金元素氧化，严重时会使钢中合金元素出格，同时生成夹杂物污染钢水，使铸坯中T[O]增加（图9）。
渣中(FeO+MnO)增加，冷轧板缺陷率增加（图10）。
图9 RH后(FeO+MnO)含量与板坯中T[O]的关系
图10 RH后(FeO+MnO)含量与冷轧板缺陷比率的关系
因此除控制转炉冶炼过程，尽量降低钢水和炉渣的氧化性外，还必须控制转炉出钢下渣量和成分，以降低钢液二次氧化几率。为此：
l 出钢挡渣：目标钢包渣层厚度< 50mm ，甚至 20mm ，< 2kg /t；这些挡渣方法有挡渣球、挡渣塞、气动挡渣、出钢口滑动挡渣、红外检测和炉渣电磁探测系统以及留钢操作等。
l 渣稀释法：钢包加石灰、铝矾土增加渣量以降低渣中(FeO+MnO)含量；加石灰提高炉渣碱度和粘度减少下渣。
l 钢包扒渣：脱氧合金化后，扒除钢包高氧化性渣，再造新渣。但费用成本增加。
l 渣还原处理：石灰+Al粉，合成渣(CaO +Al
2O
3
)+Al粉在出钢时加到钢
包渣面上，以脱去渣中FeO。
2[Al]+3(FeO)(渣)=(Al
2O
3
)(渣)+3[Fe]
为保持钢包顶渣流动性，防止结壳，应保持渣中CaO/Al2O3＝1.5~2.0为好。因此渣还原处理后钢包渣中含FeO目标值为6~8%，最好能<5%。渣还原处理也可在吹Ar站进行，还可吹Ar搅拌使渣中FeO充分还原。
2.2.2 钢包顶渣
LF炉要求脱硫，则向顶渣加还原剂(SiFe、Al粉、SiC、CaC2等)造高硫容量碱性还原渣，使钢包顶渣中(FeO)<1%，既要提高脱硫效率，也要良好吸收夹杂物。
对于超低碳钢经RH处理时，把钢包顶渣中(FeO+MnO)降到<7%，可减少浇注过程
中Al
2O
3
夹杂量，以降低钢水T[O]量和冷轧板缺陷。
TFe+MnO /% 冷轧板表面缺陷/%
4~6 1.07
8~10 2.83
10~12 6.35
所以出钢渣进行渣脱氧以防止钢包顶渣二次氧化。RH处理时钢-渣强烈搅拌，脱氧合金化后，钢包顶渣中的(SiO
2
)可被钢水中[Als]还原。
(SiO
2)+4/3[Al]=2/3(Al
2
O
3
)+[Si]
图11 RH处理过程中钢中[Al]与(SiO2)关系
由图11可知，钢水[Als]增加，减少，相当于渣中(SiO
2
)减少，钢水[Si]
增加，在[Als]>0.03%时趋向平稳，也就是说，[Als]<0.03%时钢水与顶
渣中氧势有差别，氧从顶渣向钢水转移发生上述反应，二次氧化形成Al
2O
3
污染
钢水，因此RH脱碳结束后加Al脱氧处理时应使钢水中[Als]>0.03%以防止渣/钢的再氧化。
钢包壁会粘附高氧化性渣子，它是氧的存储器。当下炉出钢合金化时，钢包表面渣子氧势比钢水大，氧要释放出来，氧化合金元素造成二次氧化。应及时消除钢包壁底的积渣。
2.2.3 中间包渣(覆盖剂)
尽管传统的酸性覆盖剂（如炭化稻壳）有良好的绝热作用，但不适用洁净钢生产。
浇铝镇静钢(Al-K钢)中间包覆盖剂中含有SiO
2
在钢/渣界面发生
[Al]+(SiO
2)→Al
2
O
3
+[Si]这一反应，可以测定浇注过程中钢水中[Si]变化来判断
转移到钢水中[O]含量。
中包渣中(SiO 2)增加，钢水中Δ[Si]增加（图12），同时钢中[Als]氧化成Al 2O 3，T[O]增加（图13）。
图12 中间包钢水的增硅与覆盖剂中SiO 2的关系
图13 渣中(SiO2)含量与钢水T[O]关系
由于上述反应，如中包钢水增硅Δ[Si] 30~40ppm ，则释放[O] 35~45ppm ，氧化[Al]生成70~100ppmAl 2O 3夹杂。
如果精炼后钢水中T[O]为30ppm ，浇入中包后由于渣中(SiO 2)与[Al]的还原反应，使钢水中T[O]增加一倍多。因此渣中(SiO 2)是有效的氧源，渣中(SiO 2)含量应尽可能低，中包渣应采用碱性覆盖剂。
中间包使用酸性渣和碱性渣，钢水中Δ[Al]损失比较如图14。酸性渣比碱性渣钢水中Δ[Al]损失50ppm ，说明渣中(SiO 2)氧化[Al]之故。
图14 中间包钢水Δ[Al]损失比较
中间包采用碱性和酸性覆盖剂对钢水中T[O]影响如表3所示。
由表可知：
(1) 酸性渣，碱度很低，SiO
2
很高，使钢中夹杂物增加，T[O]增大；(2) 与酸性渣相比，碱性覆盖剂有助于降低钢中夹杂物，T[O]大大降低；
碱性覆盖剂基本上是CaO-Al
2O
3
-SiO
2
渣系，随渣中SiO
2
降低，钢水二次氧化程度
减少。为减轻中包覆盖剂对碱性包衬的侵蚀，又要有高的吸收Al
2O
3
能力，渣中
碱度和MgO要保持在合适范围内。有的研究者推荐(%)：CaO35-45，SiO
2
25-30，
MgO 15-25，Al
2O
3
<10%，然而MgO含量太高，会使中包渣结壳，影响浇注顺行。
表3 中包覆盖渣中SiO2对T[O]影响
2.3 钢水/耐火材料二次氧化
2.3.1 中间包衬
中间包是一个连续反应器，钢水与包衬长时间接触。试验指出，对铝镇静钢，包衬材质对钢水中T[O]影响：
材质 CaO质 MgO-CaO 高Al
2O
3
ZrO
2
-SiO
2
T[O]/ppm 5-8 5-8 5-10 5-15
对BOF-RH－Bloom工艺生产轴承钢研究指出：中间包衬使用：碱性白云石钢水T[O]7-8ppm
MgO涂料钢水T[O]7-9ppm
高Al
2O
3
＋MgO涂料钢水T[O]6-9ppm
包衬材料中含有SiO
2被钢水中[Al]还原生成Al
2
O
3
，使钢洁净度降低，故要求
SiO
2
<2%。
因此中间包衬向低(SiO
2
)方向发展，使用镁质、镁钙质碱性材料。
2.3.2 浸入式水口(SEN)
钢水与熔融石英水口会发生以下反应：
2[Mn]+(SiO
2
)=2(MnO)+[Si]
(SiO
2)+(MnO)=MnO·SiO
2
所以熔融石英水口浇含[Al]和含[Mn]高的钢时，上述反应生成MnO·SiO
2
，熔点1200℃ 左右，水口侵蚀。液滴可能残留在钢水中成为外来夹杂物。
钢水中[Mn]>0.65%就存在上述反应发生。因此浇注高[Mn]和含[Al]的钢时，必须使用铝碳质水口，以抵抗Mn、Al的化学侵蚀。
两种水口浇含Al、Mn钢时，钢中大型夹杂物比较：
熔融石英水口 1.01个/ 100cm 2 (300~400μm) 高铝石墨水口 0.05个/ 100cm 2 (100-200μm)
根据浇注钢种和连浇炉数要求，选择不同等级的Al
2O
3
-C质SEN
(Al
2O
3
:40~60%,C:25~30%)。
虽然铝碳质SEN对钢水适应性强，使用寿命长，但浇注含Al、Ti钢时易发生
Al
2O
3
、TiO
2
堵水口，长时间浇注时渣线部位易发生“缩颈现象”，甚至断裂。为
此SEN水口渣线部位采用铝锆碳质材料(ZrO
2
:65~80%,C:12~17%)，以提高抗侵蚀能力。
对于长水口，通常使用Al
2O
3
-C质。为延长使用寿命，在渣线部位可使用复合
ZrO
2
-C层。
3 非稳态浇注对二次氧化的影响
3.1 浇注过程中下渣、卷渣现象
浇注过程中钢包渣、中包渣、结晶器渣会以渣滴形式卷入钢水中，卷入渣滴氧势
高(FeO、MnO、SiO
2
)。一方面与钢水中合金元素发生二次氧化生成夹杂物；另外渣滴也会在钢中生成大颗粒夹杂物。
在某厂BOF-LF-CC生产流程中，为了跟踪铸坯中夹杂物来源，作者进行了示踪试
验。如图15所示。钢包渣中加Ce
2O、钢包衬加La
2
O
3
、中包渣加SrO、中包衬加
ZrO
2、结晶器Na
2
O+K
2
O、钢水脱氧剂加Ba合金。
图15加示踪剂示意图
(a) (b)
图16 结晶器保护渣中CeO和SrO变化
结晶器保护渣中CeO和SrO变化如图16。可见在浇注过程中有钢包渣和中包渣下到结晶器中。
铸坯中统计100个夹杂物，70%夹杂物含有示踪元素，夹杂物示踪元素平均含量：
CeO
2：0.14%，SrO：0.156%，ZrO
2
：0.25%，La
2
O
3
：0.41%，Na
2
O+K
2
O：1.64%。也
就是说铸坯中夹杂物有来自于钢包渣、中包渣、包衬和结晶器保护渣，粗略计算指出铸坯中夹杂物各自贡献：
外来夹杂物(下渣+卷渣)： 41%
二次氧化： 39%
脱氧产物： 20%
由此说明，钢包→中间包→结晶器过程中防止下渣、卷渣是生产洁净钢非常重要的操作。
3.2 浇注过程不稳态浇注的二次氧化现象
3.2.1 钢包水口自开率
开浇时钢包水口自开与烧氧打开对钢中T[O]影响如图17。
图17 钢包水口开启方式与钢中T[O]关系
水口自开比烧氧打开钢中T[O]要低10~15ppm，因此提高钢包水口自开率是很重要的。
3.2.2 钢包长水口操作
当钢包敞开浇注，由于注流二次氧化和注流冲击区的卷渣使钢中夹杂物增加，洁净度降低。
美国Weirton Steel试验指出：
操作1：敞开浇注，板坯有 15m 过渡区的质量指数变坏，不能做镀锡板；
操作2：长水口距中包液面 46cm 开浇后插入钢水中，板坯质量指数有改善；
操作3：长水口距中包钢液距离降为 25cm 开浇，质量指数比敞开浇注降低了一半，但还不能用于DTR制罐生产线上。
操作4：钢包长水口浸入中包钢水面下 13cm 开浇，DTR制罐线缺陷降低了50%，
但仍有问题。发现板坯过渡区主要是Al
2O
3
、铝酸盐(CaO·Al
2
O
3
)夹杂和细小渣粒。
操作5：长水口浸入钢液并在长水口头部安装一个锥形破渣器开浇，阻止了中间包渣粘附长水口上，板坯过渡区缩短了一半，DTR生产线上质量指数达到80%以上，满足镀锡板要求。
长水口各种操作模式的结果如图18所示。
图18 不同开浇方式下沿板坯长度上的质量指数变化
3.2.3 中间包开浇
第一包开浇时，中间包充满空气＋水口引流沙，钢水二次氧化严重，对铸坯头坯洁净度有很大影响。我们在国内钢厂铸坯头坯试样(切除引锭头后取样)检验结果见表4所示。
表4 开浇连铸头坯夹杂物检验结果(平均值)
注：MA大型夹杂物；MI微观夹杂物；正常坯是拉速稳定时的铸坯取样。
由表可知，开浇后的第一块坯钢中[N]、T[O]、MA、MI均比稳态浇注时高的多。为了提高头坯的洁净度，采用中间包密封充Ar操作。试验指出，开浇时中包充Ar，二次氧化大大减少，与中包不充Ar相比：
l ?[Als]损失由80ppm减少到10ppm；
l ?[N]吸氮由25ppm减少到3ppm；
l T[O]增加由22ppm减少到12ppm。
T[O]的减少还受中包覆盖剂、引流沙和卷渣产生的夹杂物的影响。
图19为US Steel Great Lakes Works在双流板坯铸机浇不锈钢和IF钢，中包
充氩和不充氩的试验结果。由图可知，第一块铸坯中充Ar的Al
2O
3
比不充Ar有
减少趋势。
图19 浇注Ti-低碳钢时中包充满过程中小Al2O3和大Al2O3夹杂物的含量变化
保护浇注(模铸)
保护浇注(模铸) 创建时间：2008-08-02 在浇注过程中，采取必要措施，保护钢水免受大气氧化或玷污的技术。也称无氧化浇注。是改善钢锭质量、提高钢锭收得率和成材率的一项重要手段。保护浇注包括注流保护和钢液面保护。 注流保护从盛钢桶水口流向中注管或钢锭模的注流如果直接与大气接触，势必造成钢水的二次氧化及氮、氢等气体含量的增加，从而恶化钢锭质量和降低钢的洁净度。故需采取适当方法使注流与空气隔绝。 方法注流保护有气幕法、液氮法和密封罩法等多种。(1)气幕法：在水口附近设环管或透气耐火材料，通以Ar气在注流周围形成气幕．隔绝大气。(2)液氮法：液氮罐中的液氮经绝热保温管道通入安装在盛钢桶水口周围的分配环中，再经喷出孔围绕注流向下喷出，液氮气化形成气幕保护注流。(3)密封罩法：在中注管漏斗砖(下注时)或钢锭模(上注时)上设置密封罩，再通过进气管或透气砖向罩内通入Ar气对注流加以保护。图1即为诸多密封罩法中较典型的一例。不管哪种注流保护法，密封的越好，防止二次氧化的效果越佳。上注时，开棒前应通入足够的Ar气(为锭模容积的2～6倍)，完全驱出模内的空气；下注时，只需将中注管内空气驱出。浇注过程中不断通Ar气，直至浇注完毕。通气量一般控制在200～400L／mim，可使注流周围气氛中氧的浓度小于0．20％。由于注流保护耗Ar量较大，操作上又有诸多不便，模铸时采用不多，只有个别厂家在浇注不锈钢等易氧化钢种时应用。
效果用氩气保护注流，对低碳、低锰、高硅、高铝等钢种，能显著减少钢锭中沉积锥处的大型夹杂物，防止酸溶铝减少，并使含氧量和含氮量明显降低。注流保护方法与不锈钢中全氧量的关系如图2所示。注流未加任何保护，由于二次氧化使钢中的∑O量由盛钢桶中的85ppm增至钢锭中的1 09ppm(曲线1)，而采用气幕保护(曲线2)和密封罩保护(曲线3)时，钢中全氧量分别降低约4×10-6和6×10-6。同时，注流保护还可以使钢锭中氮含量降低(10～30)×10-6，并使钢锭原始合格率(不清理率)提高约10％～50％。
中间包冶金技术
中间包冶金技术
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：随着对钢的质量要求日益提高，开发了各种钢包精炼技术，其目的就是提高洁净度，把钢水搞“干净”些。而中间包是连铸钢包与结晶器间的一个耐火材料容器。经过炉外精炼的钢水可以说是“干净”了，但浇到中间包后又可能再污染。因此，不能把中间包看着是一个简单的钢水过渡容器，而应把它看着是一个连续的冶金反应器，钢包精炼中采用的措施可以移植到中间包，以进一步净化钢液。为此提出了中间包冶金的概念，受到了人们的重视。 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A1?0?，为主；硅镇静钢，脱氧产物以MnO·SiO?：为主；钙处理钢，脱氧产物以mCaO·nAl?0?、mCaO·nAl?0?·X为主；钛处理钢，脱氧产物以TiO?、A1?0?、TiN、A1?0?与TiN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
常见浇钢事故及防止
常见浇钢事故及防止 中间包浇注出现的生产事故可分为两类：一类是操作事故，另一类是设备事故。其中一部分操作事故也是由设备不良引起。常见的操作事故有：中间包水口堵塞、脱方、漏钢、溢钢、挂钢、铸坯抖动。常见设备故障有振动不振或不规则、无拉速、供油不均等。以下对主要生产事故进行分析。 一、中间包钢水堵塞 在浇钢过程中，流入结晶器的钢流自然变小或断流称为水口堵塞或水口结瘤，这是方坯连铸最常见事故。产生水口堵塞的主要原因有： 1．钢水温度低 钢水流动性随温度降低而迅速降低。钢水温度低，粘性大，在水口处就容易发生钢凝结而造成水口冻死堵塞想象。这种水口堵塞大多发生在开浇第一炉的冷中间包，大包换包和钢水上大包台等待浇注时间过长的炉次。当中间包钢水温度过高，向中间包加小废钢冷却时，废钢的加量不当，也容易使水口冻死。 2．钢中残铝量过高 铝镇静钢，钢中残铝大于0.006%，[Al]的二次氧化产物Al2O3熔点高。高熔点Al2O3被水口壁所附吸，也会使水口堵塞。出现这种现象，温度一般偏高或正常，水口堵塞是缓慢形成的。 3．钢水脱氧不良 钢水脱氧不良，氧含量大，钢水在降温过程中发生二次脱氧。若[Mn]/[Si]较小，二次脱氧产物会形成固相的SiO2微粒，这些微粒残存于钢液中会降低钢液的流动性，并逐渐积聚在水口上，使水口堵塞。 4．中间包钢液面过低 中间包钢液面过低时也容易引起水口堵塞。尤其是大包更换，第二炉钢水未能及时向中间包注入钢水，致使中间包液面降低得很低，很容易发生水口堵塞。这是因为一方面中间包液面低，降温大，另一方面中间包死角区的低温钢水使水口冻结。 发生水口堵塞后，一般情况只能停浇。若水口堵塞发现较早，并能及时采取措施，也可挽回或部分挽回。可采取的主要措施有： 1）迅速提高中间包液面高度； 2）用氧洗水口； 3）向中间包加适量的Ca/Si合金。
套眼解决办法
板坯连铸机保护浇注工艺优化 2010-07-26 08:50 来源：我的钢铁试用手机平台 连铸坯最终被污染的程度取决于钢水二次氧化程度。提高连铸坯洁净度，就是要减少内生和外来夹杂物，尤其是大颗粒夹杂物的数量。关键就是防止钢水在连续浇注过程中的二次氧化。保护浇注是连铸机浇注过程中防止钢水二次氧化的工艺技术，它对铸坯质量和连铸机生产都有重要影响。如果没有采取良好的保护浇注措施，钢水就不可避免地与空气接触，造成二次氧化，降低了钢中溶解铝的含量。同时，对生产的稳定顺行也造成一定影响，特别是生产SPHC等含Al钢种时，极易出现“套眼”(水口结瘤)问题。研究人员通过长期跟踪试验，对保护浇注措施进行了优化改进。 1连铸过程钢水二次氧化的主要环节 ?钢包到中间包的钢水注流与空气接触氧化； ?第一炉中间包开浇初期钢水裸露氧化； ?中间包钢水冲击区； ?中间包注流浇注过程二次氧化。 2钢包注流保护浇注的优化 为了防止钢包到中间包的钢流与空气接触，设计了带吹氩沟槽的铝碳质钢包长水口，使钢包长水口与钢包下水口呈啮合连接。在连接处吹入氩气，形成氩气气幕，防止空气进入，起到了一定保护浇注作用。同时，还设计了纤维水口密封圈，放置在钢包下水口与钢包长水口碗之间。通过液压把持器挤压密封，更有效地防止了氩气被钢流吸入。 为了提高保护浇注效果，在长期生产操作实践中，研究了“一清、三正、快插入”操作法。一清，是指每炉钢进入长水口前，使用氧气清理干净钢包长水口碗内的冷钢，保证水口密封圈完全放入钢包长水口碗内。三正:一正，是指纤维水口密封圈在钢包长水口碗内放正，保证密封圈与水口良好接触；二正，是指挂钢包长水口时，钢包下水口和钢包水口对正后再对接，防止密封圈被碰坏；三正，是指钢包在浇注过程中保证长水口放正、挂直，保持长水口与中间包钢液面垂直，避免倾斜、碗部产生缝隙而吸入空气。快插入，每炉钢包转至浇注位，开浇后迅速降落钢包，将长水口插入中间包钢液面以下开浇，防止开浇时钢水二次氧化。 3中间包初期钢水的保护措施 投产初期，中间包第一炉在开浇前期基本没有保护浇注措施，二次氧化严重，经常出现开浇前期“套眼”、坯头皮下气泡等生产质量问题。为了解决该问题，在中间包第一炉开浇期间采取了保护措施。一是，第一炉钢包开浇前，先在包底加入一层中间包覆盖剂，防止开浇前期钢水裸露。二是，第一炉钢包开浇前，在中间包冲击区加入硅钙块，对钢水进行脱氧。三是，采取中间包预吹氩技术。该技术的工艺原理是:在开浇前的规定时间内，向中间包内吹入一定量的氩气。由于氩气的密度比空气小，在中间包内扩散后，将包内空气排出。从而使中间包内形成氩气氛围，阻止了空气与钢水接触，有效地避免了钢水二次氧化。 通过以上措施实施，使开浇初期钢水二次氧化程度得到抑制，有效避免了开浇初期钢水二次氧化、“套眼”、坯头皮下气泡等问题。 4中间包冲击区保护浇注措施 在钢包浇注过程中，中间包冲击区是需要采取保护浇注措施的区域之一。原因在于，当钢流冲击到包底后反弹回流至钢水液面，造成冲击区钢水液面翻钢，覆盖剂难以形成稳定的保护层，造成钢水二次氧化。
浇注过程钢水二次氧化
浇注过程钢水二次氧化 作者：蔡开科 发布日期：2010-6-21 [ 收藏 评论 没有找到想要的知识 ] 前言 当转炉吹炼到终点时，钢水中溶解了过多氧称为溶解氧[O]溶（或a [O]）。 出钢时钢水脱氧合金化的目的： (1) 把钢水中[O]溶脱掉，转变为脱氧夹杂物——夹杂物工程； (2) 合金化达到规定的钢种成分(C 、Si 、Mn 、Als)。 经过脱氧和炉外精炼操作（吹Ar 、LF 、VD 、RH ），脱氧所生成夹杂物(Al 2O 3、MnO·SiO 2、CaO·SiO 2·Al 2O 3、CaO·Al 2O 3)。85%上浮到钢包顶渣，夹杂物尺寸绝大部分<30μm ，钢水中T[O]可以达到<30ppm ，甚至小于10ppm ，也就是说钢水很“干净”了。因此，可以用钢的总氧量T[O]来表征钢的洁净度，也就是钢中夹杂物水平。故T[O]可表示为： T[O]=[O]溶+[O]夹 因此要降低T[O]，则： (1) 降低[O]溶：降低转炉吹炼终点氧，这是产生夹杂物的源头； (2) 降低[O]夹：也就是减少钢中夹杂物： l 降低脱氧产物：控制脱氧和精炼操作促进原生的脱氧产物上浮； l 减少新的夹杂物生成：也就是减少钢水在连铸过程中钢水二次氧化。 如何保持铸坯中T[O]与炉外精炼后钢水中T[O]处在一个水平呢？否则炉外精炼的效果就前功尽弃了。在连铸过程中的任务是： l 防止钢水再污染(二次氧化)； l 设法进一步排除夹杂物(中间包冶金、结晶器冶金等)。 下面主要讲一下钢水二次氧化问题。
1 二次氧化定义 炼钢上有两个术语： l 氧化：在一定温度下氧溶解在钢液中的能力([O] 溶 )。当加入脱氧元 素，[O] 溶 与脱氧元素生成夹杂物沉淀出来，而脱氧元素与[O]建立新的平衡。 l 二次氧化：广义来说，二次氧化是指钢水中的合金元素与空气中的氧、炉渣、耐火材料中的氧化物发生化学反应，生成新的氧化物相而污染钢水。从来源上说，如图1所示，钢中夹杂物可分为三类： (1) 没有上浮的脱氧产物。如Al-K钢，为Al 2O 3 、Al 2 O 3 ·MgO，Si-K钢为 MnO·SiO 2，钙处理钢CaO·Al 2 O 3 、CaO-Al 2 O 3 -X，钛处理钢为Al 2 O 3 、TiO 2 、TiN。 (2) 浇注过程中生成的二次氧化产物。夹杂物中含弱脱氧元素(Mn、Si)较多， Al 2O 3 较少。 (3) 凝固过程中形成夹杂物。由于元素的偏析作用，凝固过程中在凝固前沿会形成硫化物或氧化物，夹杂物细小分布在树枝晶间。 图1 钢中夹杂物的分类 脱氧产物与二次氧化产物特征比较见表1。 表1 脱氧产物与二次氧化产物特征比较
钢液精炼与保护技术
钢液精炼与保护技术 newmaker 1．纯净铸钢和超纯净钢 1. 纯净铸钢 纯净铸钢系指不含氧化物、硫化物和氮化物等宏观夹杂的高质量铸钢件。氧化物、氮化物和硫化物夹杂的数量标示钢液的纯净度。对铸造碳钢和低合金钢而言，纯净铸钢杂质应控制在：[S]＋[O]（或[N]）＜200×10-6的水平。 影响铸钢纯净度的夹杂物来源主要是两类，其一是来自钢渣、型砂和耐火材料等，可归结为外来夹杂。其二是来自再氧化过程和脱氧剂在钢液中的化学反应产物，约占钢中夹杂的80％。如果脱氧产物中氧化物夹杂颗粒达到10μm以上，可认为是宏观夹杂。而氧化物宏观夹杂是造成铸钢件表面缺陷和内部缺陷最主要的原因。统计表明，铸钢件20％的直接成本消耗在清理与氧化物有关的缺陷上。一般情况下，加铝脱氧的氧化物夹杂颗粒在5μm以下。聚集为大颗粒夹杂才有利于上浮排除。因此，控制夹杂物的数量、尺寸、形态和组成从而得到纯净铸钢件是采用控制熔炼工艺的一个重要内容。氩气净化、喂线、AOD、VOD和LF等精炼工艺是生产纯净钢液的较先进的工艺。 感应电炉生产纯净铸钢也是非常重要的领域。由于感应电炉主要功能是熔化，不进行氧化还原等冶金工艺过程，要获得纯净钢液和规定成分，主要依靠原材料的质量。采取氩气保护措施，将钢液表面尽可能与空气隔绝，是行之有效的方法，能够净化钢液，降低合金加入量和延长炉衬寿命。感应电炉的快速熔化技术、批量熔化技术和IF-AOD精炼技术是感应电炉生产纯净钢和超低碳不锈钢液的新工艺。 2．超纯净钢 超纯净钢可定义为[S]＋[O]（或[N]）＜100×10-6（对碳钢和低合金钢而言），有许多炼钢工艺可实现超纯净钢的精炼，如钢包喷粉、氩气净化、Ca-Si线喷射、真空精炼、EAF／AOD 双联工艺以及EAF／AOD／VOD三联工艺等。超纯净钢有许多优点，其韧塑性很高，容许缺陷的临界尺寸大，特别是低温性能显著改善以及大大减少铸造和形变产品的缺陷。总之，其力学性能随着有害杂质元素含量的降低而不断提高。
钢的二次氧化
低碳铝镇静钢的二次氧化 l 前言 钢水中的氧化物杂质是有害的，并导致工艺控制出现问题和钢铸件产品质量出现问题。通常氧化物杂质是熔融金属及其周围，即耐火材料容器、顶部覆盖渣或气氛之间的交互作用产生的，而该作用能引起外来和内生的杂质。 由于钢水中的活性元素与空气发生了不希望有的反应，导致了钢水表面的二次氧化，产生了外来杂质，这种杂质能吸入钢水中并导致产品质量的降低。在炼钢过程中钢水与空气的二次氧化在钢水临时暴露在大气的许多部位均能发生。这种现象最初很可能在钢水表面发生—在钢包、中间包或连铸结晶器的未覆盖之处或在耐火材料接缝处和喷嘴处。例如，在连铸机的中间包和浸入式水口喷嘴之间的接头处。在后一种情况中，当二次氧化在喷嘴或靠近喷嘴处由于空气吸入而产生时，能导致炉壁处有沉积物，结果造成堵塞现象，从而阻止了钢水的均匀流动并降低了工艺控制。Sasai研究了由空气引起的二次氧化如何导致Al203堆积在中间包喷嘴内。他发现在稳定浇铸期间，普通的二次氧化只是由中间包熔池表面空气氧化所造成。然而，在浇铸期间，二次氧化增加了五倍，而二次氧化主要由中间包的入口处空气氧化所造成。 二次氧化过程包括下列步骤：①氧气输入至钢水；②物质输入钢水中；③氧化物相的沉积； ④氧化物沉积物的生长；⑤聚集成宏观杂质。Sasai等根据实验结果研制的模型，以便根据气相物料经中间包入口和顶部覆盖的中间包粉末转移，在中间包中预测钢水二次氧化速率。氧化物相的沉积紧随着钢水中金属元素(未反应的脱氧反应剂，如铝、硅或钙和／或铁)和在钢水中溶解的氧之间的化学反应。这种反应的热动力学方式根本上类似于经充分研究的脱氧平衡，这种平衡是在钢包中发生的。然而，应该提到的是不像在等热条件(约在1600℃)下产生的脱氧，在此条件下热动力学数据充分；二次氧化则常常是在温度很低而又变化的条件下产生。 在钢水中，氧化物按照尺寸和形状形成沉积是一个重要问题。由于氧化物尺寸在最终钢产品机械性能上起重要作用，而宏观夹杂物尤为有害。另一方面，遵循Stoke定律，当夹杂物尺寸大时，采用浮选法，经熔池去除夹杂物是合适的。为此，重要的是能够预测到夹杂物的尺寸如何随着时间而演变。氧化物尺寸的演变通常是由下列一个机理或两个机理产生：晶体生长或／和聚集。钢水中A1203晶体增长的情况中，最近的研究表明高度过饱和现象导致生成球形颗粒，或者当发生杂质吸收时，生成板状颗粒。在颗粒表面上的非均匀过饱和现象导致生成枝晶。在低于过饱和和接近平衡条件下，发现颗粒变成小平面化晶体。当同时发生成长和烧结现象时，颗粒呈现为八面体形状。 聚集和烧结均由表面张力减少所致，同时由于不润湿的条件，钢中Al2O3情况很合适。颗粒聚集由颗粒在钢水中的碰撞而加速。加之，当气相在游离表面或在气泡中出现时，对于固体Al2O3而言，由于钢水弯月形金属液面的毛细降低所引起的吸引力，则产生丛聚。 用文件形式记载过因不同过饱和条件所造成夹杂物类型的同时，只有少量有关晶体生长的实际动力学速率的数据。这是由于在氧化条件下难以在高温进行精确测定氧化铝生长率的实验。Yin 先生等人采用配备有一台金色聚焦炉的共焦点扫描激光显微镜(CSLM)成功地定量分析了钢水表面杂质的聚集情况。本文中，通过一台CSLM仪及一台SEM-EDM仪现场观察二次氧化，以便来定量表示钢／气体界面Al203的生长情况。气体速率、高低氧分压及温度的影响均作调查，并按照热动力学和动力学讨论各种结果。 2 材料和实验方法 在本研究中，经过现场CSLM观察，在不同的条件下在钙处理之前，调查分析低碳铝镇静钢的二次氧化。为设定实验条件，温度、气体气氛及气体流率是三个变数，如表1所示。
保护浇注
如何做好保护浇注 连铸工序采用保护浇注的工艺是提高铸坯质量的主要途径，保护浇注可以使高纯净的钢水在浇注过程中减少继续污染的危害，主要是减少钢水中【O】和【N】的含量。由于对保护浇注的重要性没有引起足够的重视从而导致钢水中【N】含量超标的现象时有发生，之后总结经验教训，认真反思，经过一段时间的摸索和研究终于认清了保护浇注的要点所在，也得利于个别师傅和车间技术骨干的指点，现将自己对保护浇注的认识和具体的实施方法总结如下： 1、钢包到中间包之间采用铝——碳质长水口保护钢流，在开始阶 段钢包上直接加长水口所起到的保护效果，有时并不理想，主要是由于水口没有套正，在大包下水口跟长水口之间有缝隙，空气从缝隙中源源不断的被抽入水口中，使钢水中的【O】和【N】含量增加，针对这一情况，采取了大包下水口跟长水口接缝处采用氩气保护，并在大包下水口添加石棉密封圈，使大包下水口和长水口接触的更紧密，保护效果明显增加。这里有两个要点(红字)，因此要得到确保的有：（1）、浇注之前一定要检查氩气管路是否完好，是否漏气，发现问题及时报修更换。（2）、找到好的操作方法保证长水口一次性套正的成功率，确保石棉密封圈的完好无损。 2、在浇注过程中，大包长水口应时刻被中包钢液面所淹没，不冒 钢花，钢水不裸露，长水口的插入深度应保持在150mm——200mm。如果不理想，尽可能的降低浇注位包臂，使其能够充分
的侵入钢水，起到保护作用。至此我们应该注意的是大包覆盖剂的添加，不仅仅是在大包开浇的第一炉钢水，当浇注第一炉钢水时，中包钢水达到25T，两流塞棒孔各添加30Kg~40Kg后待中包钢水完全淹没长水口时立即向主流孔添加50~80Kg，确保钢水裸露的时间缩短，之后待中包钢液面稳定后视情况酌情添加覆盖剂保证钢水在浇注全程不裸露。 3、中包到结晶器之间采用“塞棒+浸入式水口+保护渣”的保护方式，此种保护浇注的方式的保护浇注前期的准备工作十分的重要，如果准备的不充分，就可能影响浇注的顺利，严重的造成终浇回炉。 ①中间包的准备，从修砌中心吊运到安装位的中间包，应仔细 检查中包内衬，水口是否合乎使用要求，及中包内有无颗粒物（如耐火泥等等），中包内应保持清洁，避免在烘烤的时候颗粒物进入水口，堵塞水口，从而影响水口的烘烤质量，中包内装有塞棒，塞棒与下水口碗部接触，当塞棒与下水口碗部之间存有颗粒物时，不但使水口烘烤质量不好，而且塞棒的烘烤温度也会降低，在开浇时，钢水就会在塞棒棒头处形成冷钢，垫棒，使塞棒关不严，影响开浇。 ②塞棒的检查，应先检查塞棒有无裂纹，变形等情况，开闭机 构是否灵活，应尽量保证塞棒在中间包盖预装位的中间。 塞棒应试验几次，确认无误。塞棒的安装好坏直接影响开浇及浇注过程的顺利，如果检查不好，在开浇时就有可能无法控流，造成事故，严重时损坏设备。
钢水铁水
钢水铁水 1、钢水温度与钢熔点温度之差。比如钢熔点1400度，钢水温度为1410度，过热度即为10度。 2、过热度太小，钢水易被夹杂物污染，同时易使水口发生堵塞甚至冻结，在连铸开浇初期，中间包尚未“热透”时，此问题尤为突出；而过热太大，则使铸坯中心偏析加重，甚至诱发拉漏事故，或者因形成的坯壳较薄而出现裂纹，同时使柱状晶得到发展。因此，控制过热度是保证连铸产量和铸坯质量的关键工艺参数之一。 3、以上各位所说的“铁水”，是按化学元素的“铁”定义的。 但在钢铁厂里所说的铁，和铁水都是指含碳量高的生铁，和生铁水。“发现他们老在钢水里加入铁水”，你误解了！ 炼钢工人是把含碳量高的铁水加到炼钢炉里，经过冶炼，按要求加入适当的合金成份，保留适当的碳，除掉多余的碳，和有害的杂质。最后成为具有特定成份的钢 4、含碳量区别,严格地说,含碳量大于2.14%即为铁,小于2.14%即为钢,实际的钢生产中含碳量一般较低,为亚共析钢. 加入炉中的石灰等是为了脱磷\脱硫,其他合金应该是脱氧的作用和产品要求的成分. 5、铁水怎么会变成钢水呢？？！！这门技术目前国际上还没有人能突破。 首先你要明白铁水和钢水的区别：钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金，含碳量2%～4.3%的铁碳合金称生铁。所以说你的题目出错啦！
只有“钢水能变成铁水”，而且还应在特定的条件下采取特定的手段。目前我国只有几家公司能成功的利用工业纯废钢增碳技术把钢水变成铁水，这种手段能有效的控制铁液中的杂质元素和S、P含量，铁水很干净，而且成本较Q12生铁熔炼节省300~500元/吨。 6、冶炼195钢种为什么有钢水不流的现象 那就是所谓的高温套眼啊，也有叫做高温截流或者是流动性差的。最主要的原因就是钢水里面氧和脱氧剂里面的铝形成了三氧化二铝的高熔点物质，而且在水口内壁上凝结，影响钢水的流动性，初期是拉速下降，时间长了就会造成中包因为钢水置换的太慢而形成低温，如果没有新的钢水置换的话就会造成停机。 我们这里主要冶炼195，也经常有这个问题的。195这个钢种主要的问题就是碳低，造成钢水的含氧量高，脱氧的任务比较重，绝大多数的脱氧剂里面都含有铝，一旦脱氧剂加入量过多就会造成钢中的脱氧产物形态不好，不能形成大颗粒的脱氧产物，形成数量比较多的三氧化二铝，同时，有时候吹氩不到位，也会造成脱氧产物不能上浮，存在钢水里面。另外，现在因为控制成本，195的成分控制的都是非常低的，合金成分低也是造成钢水流动性差的原因之一，对了，还有那个锰硅比低的话也会影响钢水的流动性。 想减少这个问题的话可以从一下几个方面入手。 一，提高操作水平，终点碳上限控制，从而减轻脱氧压力，减少脱氧剂的加入量。 二，使用复合脱氧剂，使用含有钙的脱氧剂，有利于钢水的脱氧产物
连铸工(中级)复习题(板坯连铸)
一、填空题： 1、内生夹杂，主要是指出钢时，加铁合金的脱氧产物和浇铸过程中空气中氧的二次氧化物。 2、连铸坯切割有机械切割和火焰切割。 3、钢水中2[Al]+3[FeO]→（Al2O3）+3[Fe]的反应是放热反应。 4、浇注过程中水口堵塞分两种，一是冷钢堵塞，一是夹杂堵塞。 5、钢包保护套管（长水口）的作用是防止钢水飞溅和防止钢水二次氧化。 6、Q195钢种代号中的195是指钢的屈服强度。 7、铸坯菱变属于铸坯形状缺陷。 10、电磁搅拌技术和轻压下技术可以减轻铸坯的中心疏松和中心偏析等内部缺陷。 11、钢水凝固过程的收缩包括液态收缩和固态收缩。 12、结晶器保护渣三层结构包括粉渣层、烧结层、液渣层。 13、连铸机使用的冷却水包括机械闭路水和开路水。 14、连铸生产过程中的三大工艺制度包括温度制度、拉速制度、冷却制度。 15、结晶器的主要振动参数包括振频和振幅。 16、钢按其含碳量不同，可以分为高碳钢、中碳钢、低碳钢。 17、铸坯鼓肚属于铸坯形状缺陷。 18、铸坯中的非金属夹杂按生成方式可以分为内生夹杂和外来夹杂。 19、结晶器保护渣熔化特性包括熔化温度和熔化速度。 20、结晶器保护渣的碱度是指CaO和SiO2的比值。 21、1#板坯铸机机型为全弧形连铸机，两机两流；2#板坯铸机机型为直弧形连铸机，一机一流。 22、铸坯主要表面缺陷有纵裂纹、横裂纹、龟裂、结疤、重皮、夹渣。 23、人工清理时，火焰枪口与板坯预热时角度为40o左右，与板坯清理时角度为25～30o。 24、1#板坯喷印机的喷印周期为130秒。 25、每块铸坯共有11个喷印字符。 26、铸坯摊检一般需要冷却24～36小时。 27、铸坯高温延性温度为900～700℃。 28、铸坯行与行之间应间隔1.5米以上。 29、一般情况下，宽度允许公差为±10mm，厚度允许公差为±5mm。 30、1#板坯设计铸坯宽度为750～1350mm，2#板坯设计铸坯宽度为900～1350mm，厚度均为200mm。 31、当对铸坯进行理论计重时，比重取7.8×103Kg/m3。 二、选择题 1、连铸生产的浇铸温度是指( A )。 A、中间包内钢水温度 B、结晶器内钢水温度 C、到达浇铸位大罐钢水温度 2、结晶器保护渣的基础渣料是（A ）。 A、CaO SiO2 Al2O3 B、Na2O C C、CaF2 Na2O 3、连铸生产中的比水量是指（B ）。 A、二次冷却水流量/（冶金长度*铸坯单重） B、二次冷却水流量/（铸坯单重*拉速） C、二次冷却水流量/（铸坯单重*拉速） 4、铸坯中心线裂纹缺陷是（ C ）。 A、形状缺陷 B、表面缺陷 C、内部缺陷 5、铸坯热送热装是利用钢水凝固过程中的（C ），达到降低能耗的目的。 A、钢水过热 B 、凝固潜热C、物理显热 6、凝固铸坯的脆性转变区的温度在（C ）。
钢水钙处理的目的与其在实际生产中的应用
钢水钙处理的目的与其在实际生产中的应用 获得更高纯净度、更高均匀性的产品是目前钢铁生产和研究的热点，是冶金技术的发展方向。就目前的生产技术条件，钢中杂质元素含量的控制已经达到较高水平。而随着钢水中杂质元素含量的进一步降低，钢中夹杂物对钢铁产品产生的不良影响作用就更加明显，因此，根据产品的不同质量要求来控制和改善钢中夹杂物的性状就显得尤为重要。 1钙处理的意义 在实际生产中最为典型、应用最为广泛的夹杂物变性处理技术是铝脱氧钢的钙处理。钢水中铝含量越高，可能生成的Al2O3也越多，也就越易产生水口结瘤现象。铝脱氧后，Al2O3与钢水中的残铝达到了化学平衡状态，再通过钙处理可以将钢中Al2O3夹杂转变成低熔点的复合氧化物，有利于其聚合长大从钢水中排除，不仅可以防止水口冻结，而且可以减少钢中氧化物夹杂的数量；同时，滞留在钢中的夹杂物其形状几乎为圆形并无规则地分布于钢中，可以减轻对钢性能的危害。 2水口结瘤的现状 根据近几年的生产实践，连铸机发生中包水口结瘤时造成拉速降低、结晶器液面波动范围扩大、铸坯表面缺陷增加，以至水口堵塞、钢水低温回炉、甚至停机等事故。根据对应的钢水成分以及当时的生产状况和结瘤物成分做了定量分析，从中得到一定规律并指导今后的操作，不断优化钢水的钙处理工艺，从根本上避免水口结瘤现象的发生。 2.1水口结瘤原因 为保证钢水中低的含氧量，采用钢水铝终脱氧工艺，脱氧后的钢水中会残留一定量的铝，不同的钢种残铝含量也不相同。 观察由于结瘤换下的浸入式水口，从渣线处的横向断层可发现：水口壁呈三层结构。最外层为原质层，原质层外侧的渣线部位稍有侵蚀。内层则侵蚀不明显，有玻璃相烧结层，颜色较深、光滑致密，厚度3～5mm。烧结层内附着了10～13mm厚的疏松结瘤物质。这层物质比较粗糙，呈颗粒状聚集，使水口内壁凹凸不平，结瘤物颜色也深浅不一。由铁和灰白色或茶红色颗粒组成的，分析这些疏松的附着物，颗粒内部成分为Al2O3。而在Al2O3颗粒的外围，则形成了FeAl2O4。因此可以初步推断：在浇注过程中如果发生钢水吸氧现象，则钢中的残铝会发生脱氧反应，造成钢液表面的[Al]浓度下降；并可能会生成少量[FeO]，这些FeO 与Al2O3结合为一种铁铝尖晶石成分(FeAl2O4熔点1780℃)，粘附到水口内壁上。由于铝镇静钢有较强的还原性，极易吸收空气中的氧，发生二次氧化，生成Al2O3夹杂物和FeO，共同造成了水口堵塞。特别是钢包开浇第一炉时，由于钢流的急剧冲刷和飞溅，会使钢水卷入大量空气和中包衬上脱落的耐火材料碎屑，并发生了二次氧化和吸氮现象，中包钢水[O]、[N]含量明显偏高。随着浇注状态的逐渐稳定，[O]、[N]含量也逐步降低。而之后的炉次因大包烧眼造成了长水口安装延迟，[O]、[N]量有所增加；随着中包内液态渣的逐步形成，钢中气体含量维持在恒定水平。所以，中包第一炉钢水的二次氧化和夹杂物增加，是造成开浇初期水
精炼钢水可浇性分析
精炼钢水可浇性分析 经过LF炉处理的部分钢水出现钢水可浇性差。事故反映出进LF炉钢水出现异常波动时，现行精炼工艺制度不能很好地满足生产需要。钢水可浇注性不良不仅影响连铸机正常浇注，而且严重的会导致铸机非计划停浇或提前换包，影响炼轧厂的生产组织管理。分析认为这与钢水温度过低、夹杂物堵塞等有关，主要暴露出渣料加入、脱氧制度不合理、吹氩制度不受控、LF炉内气氛控制差等问题。 一、提高中包钢水温度合格率 中包钢液温度过低会引起钢水浇注变差，容易造成水口堵塞。应采取的措施为： LF处理后的钢水出站温度精确控制，以满足铸机中间包温度为依据，减小出站温度与指令温度的偏差。 二、提高钢水洁净度 提高钢水的洁净度，降低钢水中的固体夹杂物总量，是降低夹杂物在浇注过程中发生堵塞的有效途径。应采取措施： 1、精炼过程中结合实际周期，控制好渣料加入时期，避免精炼后期补加渣料。 2、精炼炉长合理控制精炼升温时段及升温幅度，严禁精炼后期钢水大翻及调料降温，尽量保后期的证软吹时间。 3、转炉冶炼过程减少“点吹”次数，防止钢水过氧化，从源头减少钢水夹杂物生成量。 4、做好挡渣出钢操作，防止大量氧化性炉渣进入钢包，造成LF炉成渣困难。 5、合理控制底吹氩 ●钢水到达精炼位以后，开始强吹氩搅拌，使渣料铺平（参考吹氩流量： 25～35 m3/h）； ●初期起弧化渣阶段采取弱吹氩气，液面吹开面50～100mm （参考吹氩 流量：10～15M3/h ）。 ●增碳、合金化及脱硫时要求氩气强搅拌，钢液裸露直径≤1/2为宜（参 考吹氩流量：25～35 m3/h），调成份后需吹氩气3min以上再取样。
●升温造渣过程采取中等强度吹氩（参考吹氩流量：20～30 m3/h，根据弧 流、弧压波动情况调整）； ●喂线时调整吹氩流量，液面吹开面50～100mm（参考吹氩流量：10～ 15M3/h）。 ●停电等待、测温取样、喂线后及弱吹阶段采取弱吹氩（参考吹氩流量： 5～10m3/h，液面涌动、不裸露为调节标准）。 ●吹氩强搅拌、中强搅拌、弱搅拌，可根据气眼大小（即裸露钢水液面的 大小）判断吹氩强度，强搅拌裸露钢水液面1/2，中强搅拌裸露钢水液 面1/3，弱搅拌吹氩时渣面涌动不露钢液。 注：严禁钢水到站后开大吹氩强度，不下渣料，致使钢水长时间大翻、裸露。 1）吹氩流量为参考值，实际判断依据为钢水吹开液面。 2）在LF加合金或渣料时，为了促进合金、顶渣快速充分熔化，采用较强的吹氩模式，在造渣、调合金完成后，不允许钢水大翻； 3）生产过程中必须使用氩气，若有吹不开的炉次可用氮气顶开，然后改吹氩气，如始终不能用氩气吹卡，则采取倒包处理，严禁使用氮气作业。 4）钙处理前钢水弱吹2～3min，钙处理后弱吹时间5～10min； 5）折钢炉次（周期大于40min）,精炼关注钢中Al含量，Al含量大于0.0050%，钙线喂入量结合Al值进行钙处理。 6）出站Al值偏高的，钙线提量，以达到0.1的钙铝比为前提。 由于精炼周期的影响，弱吹时间有可能得不到保证，但前期吹氩必须受控，严禁钢水大翻作业。周期满足的情况下，钙处理后的软吹氩时间≥5min，保证钢水中夹杂物充分上浮去除。 6、严格执行微正压操作 通过调节炉盖除尘管道上设置的蝶阀开启角度，以适应烟气量的变化，使炉内保持微正压气氛。阀门开度的判断状态为：有少量烟气从电极孔或炉盖下方缝隙处外溢。 三、特殊炉次的处理 1. 进站钢水S高 目前，LF炉为了达到钢水成分要求，对高S钢水采取大渣量操作，相应地长时间调大吹氩量，以保证足够的动力学条件，钢渣接触充分，达到脱硫目的。此方式的缺点在于：钢水裸露，容易造成钢水二次氧化，增加钢水中的夹杂。 措施：根据目标S，确定渣料用量及加入时机，一次升温结束顶渣不宜过
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进措施
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进措施 段少平;皇甫江涛 【摘要】造成连铸坯中非金属夹杂物的主要原因:浇注过程卷渣及中间包排渣不及时等人员操作问题;保护浇注密封效果差、水口浸入深度不合理、水口偏斜等增加 了钢水二次氧化;钢水过热度高及挡渣墙寿命低、水口渣线设计不合理等.通过规范 操作、防止钢水二次氧化、中间包过热度由30～50℃降低至20～35℃、促进夹 杂物上浮等改进措施,普碳钢内部夹杂比率从万吨钢5.2次降低到0.3次. 【期刊名称】《山东冶金》 【年(卷),期】2018(040)002 【总页数】3页(P24-26) 【关键词】连铸坯;夹杂物;保护浇注;过热度 【作者】段少平;皇甫江涛 【作者单位】陕西汉中钢铁有限责任公司,陕西汉中724200;陕西汉中钢铁有限责 任公司,陕西汉中724200 【正文语种】中文 【中图分类】TF777 1 前言 汉钢1#连铸机是用于生产小方坯（150 mm×150 mm）的八机八流弧形连铸机，目前主要生产普碳钢和低合金钢。该连铸机自2012年2月投产以来，普碳钢内部
夹杂严重影响连铸坯质量，给企业造成了严重的经济损失。针对连铸坯夹杂物问题，对1#连铸机的生产工艺进行了深入分析，逐步掌握了产生大面积钢坯夹杂的原因，通过规范人员操作，控制夹杂物来源，提高中间包冶金效果和耐材质量等措施，有效控制了普碳钢的夹杂物，提高了铸坯的洁净度。 2 连铸坯夹杂物产生原因分析 汉钢1#连铸机是八机八流弧形连铸机，具有生产150～200 mm方坯及Ф210 mm圆坯的能力，目前主要用于生产断面为150 mm×150 mm的小方坯。连铸 机参数：连铸机弧形半径R10 m，振动频率75～240次/min，结晶器通过长度900 mm，中间包容量45 t，流间距1 250 mm，工作拉速2.0～3.2 m/min。 针对连铸坯内部夹杂问题，跟踪连铸坯的生产工艺过程和轧制情况。由于夹杂物来源广泛，组成复杂，首先根据夹杂物的生成方式将其分为内生夹杂和外来夹杂。内生夹杂主要指钢水自身产生的非金属夹杂物；外来夹杂主要是指浇注过程中带入的夹杂物，如钢包、中间包耐火材料的侵蚀物，卷入的包渣和保护渣等［1］。 2.1 人员操作问题 1）中间包、结晶器液面不稳定，浇注过程卷渣频繁。生产初期由于人员操作不熟练，浇注过程存在较为严重的漏洞：①结晶器液面波动较大引起坯壳生长的不均匀，大量的夹杂物也随之被卷入凝固坯壳；②1#连铸机中间包工作层使用镁质干式料，生产初期由于人员操作不熟练、大包水口控流频繁，中间包液面不平稳，加快了钢水液面对干式料的冲刷，被冲刷的干式料严重污染钢水。2017年3月，217870 炉次Ⅵ流结晶器液面控制不稳定、波动大，液面卷渣，造成铸坯缺陷明显。 2）中间包排渣不及时。普碳钢钢水自身带渣量较大，为提高金属收得率，在钢包水口大面积下渣时停浇，中间包液面渣层厚度大，最多时曾达到250 mm，导致 了严重的工艺事故。中间包排渣不及时主要表现在以下几个方面：①液面覆盖剂难以吸收中间包内钢水的夹杂物；②正常浇注时，连铸正常液面850 mm，在换钢
连铸浇钢工艺知识
连铸浇钢工艺知识 连铸浇钢工艺知识 连铸浇钢工艺知识(500问中的精华)一 第一章连铸钢水的准备 1、连铸对钢水质量的基本要求： 连铸对钢水质量提出了很严格的要求，所谓连铸钢水质量主要是指：1.1钢水温度：连铸钢水的要求是：低过热度、稳定、均匀。 1.2钢水纯净度：最大限度的降低有害杂质（如S、P）和夹杂物含量，以保证铸机的顺行和提高铸坯质量。如钢水中S 含量大于0.03%，容易产生铸坯纵裂纹，钢水中夹杂物含量高，容易造成弧形铸机铸坯中内弧夹杂物集聚，影响产品质量。1.3钢水的成分：保证加入钢水中的合金元素能均匀分布，且成分控制在较窄的范围内，保证产品性能的稳定性。 1.4钢水的可浇性，要保持适宜的稳定的钢水温度和脱氧程度，以满足钢水的可浇性。如铝脱氧，钢水中Al2O3夹杂含量高，流动性差，容易造成中间包水口堵塞而中断浇注。
因此要根据产品质量和连铸工艺要求，对连铸钢水温度、成分和纯净度进行准确和适度的控制，有节奏地、均衡地供给连铸机合格质量的钢水是连铸生产顺利的首要条件。 2、对连铸钢水浇注温度的要求： 合理选择浇注温度是连铸的基本参数之一。浇注温度偏低，会使1）钢水发粘，夹杂物不易上浮；2）结晶器表面钢水凝壳，导致铸坯表面缺陷；3）水口冻结，浇注中断。浇注温度太高会使1）耐火材料严重冲蚀，钢中夹杂物增多；2）钢水从空气中吸氧和氮；3）出结晶器坯壳薄容易拉漏；4）会使铸坯柱状晶发达，中心偏析加重。 如果说不合适的浇注温度在模铸时还能勉强浇注，而连铸时就会造成麻烦（如拉漏、冻水口），因此对连铸钢水温度要比模铸严格得多。对连铸钢水温度的要求是： （1）低过热度，在保证顺利浇注的前提下过热度尽量偏下限控制，小方坯一般控制在20～30℃。 （2）均匀，实际上钢包内钢水温度是上下偏低，而中间温度高，这样会造成中间包钢水温度也是两头低中间高，不利于浇注过程的控制，因此要求钢包内钢水温度上下均匀。 （3）稳定，连浇时供给的各炉钢水温度不要波动太大，保持在10℃范围内。3、浇注温度的确定：
连铸过程钢中氧的控制
连铸过程钢中氧的控制 1 钢中的氧——钢洁净度的量度 炼铁是一个还原过程。 高炉内加入还原剂（C、CO）把铁矿石中的氧（Fe3O4、Fe2O3）脱除，使其成为含有C、Si、Mn、P、S的生铁。 炼钢是一个氧化过程。 把纯氧吹入铁水熔池，使C、Si、Mn、P氧化变成不同碳含量的钢液。 当吹炼到终点时，钢水中溶解了过多的氧，称为溶解氧[O]D或a[O]。出钢时，在钢包内必须进行脱氧合金化，把[O]D转变成氧化物夹杂，它可用[O]I表示，因此钢中氧可用总氧T[O]表示： T[O]=[O]D+[O]I 出钢时，钢水中[O]I→0，T[O]→[O]D； 脱氧后：依照脱氧程度的不同[O]D→0，T[O]=[O]I。 因此，能够用钢中总氧T[O]来表示钢的洁净度，也确实是钢中夹杂物水平。钢中T[O]越低，则钢就越“洁净”。 为使钢中T[O]较低，必须操纵： （1）降低[O]D：操纵转炉终点a[O]，它要紧决定于冶炼过程； 转炉采纳复吹技术和冶炼终点动态操纵技术可使转炉终点氧[O]D操纵在（400～600）×10-6范畴。 (2)降低夹杂物的[O]I：操纵脱氧、夹杂物形成及夹杂物上浮去除——夹杂物工程概念（Inclusion Engineering）。 随着炉外精炼技术的进展，钢中的总氧含量不断减低，夹杂物越来越少，钢水越来越“洁净”，甚至追求“零夹杂物”，钢材性能不断改善。 1970～2000年钢中T[O]演变，由于引入炉外精炼，关于硅冷静钢，T[O]可达（15～20）×10-6，关于铝冷静钢，T[O]可达到<10×10-6。 （3）连铸过程：一是防止经炉外精炼的“洁净”的钢水不再污染，二是要进一步净化钢液，使连铸坯中的T[O]达到更低的水平。 钢中T[O]量与产品质量关系举例如下： （1）轴承钢T[O]由30×10-6降到5×10-6，疲劳寿命提高100倍。 （2）钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显的对应关系。
钢水流动性差分析研究与改进
钢水流动性差的原因分析及改进 原因： LF炉精炼钢水粘的主要原因是由于精炼过程中或钢水浇注过程中钢水中铝氧化，由于钢水中存在大量尖锐、带刺状且熔点较高的A12O3夹杂，容易在浇注过程中粘附到水口内壁上，从而逐渐堵塞水口，造成钢水流动性变差，即钢水粘现象。生产实际中大多采用钙处理 控制铝脱氧产物在炼钢连铸温度下呈液态，促进铝夹杂物上浮。铝夹杂物组成随着钙含量增 加按以下顺序变化： A12O3一CaO?6A12O一CaO?A12O一CaO?A12O—12CaO?7A12O—3CaO?A12O—CaO 当夹杂物成分位于CaO?A12Q3 12CaO?7A12O3和3CaO?A12O的低熔点区域时，在浇铸 温度下，钙铝酸盐类夹杂物在钢水中以液相存在。 另一方面，钙的加入量过多，形成高熔点的CaS（熔点为2450C），此时同样会恶化钢 水的浇铸性能。生产含铝钢时随着钢中铝含量的增加，氧的活度降低，有利于硫化物的形成； 随着钢中硫含量的增加，有利于形成高熔点的CaS钢水温度降低时，氧的活度降低，也有 利于CaS的形成，影响钢水流动性。 具体地说，LF精炼钢水流动性差的主要原因是在精炼或浇注过程中钢水中的［Al:氧化，生成大量尖锐、带刺状且熔点较高的A12O3夹杂，在浇注过程中粘附到水口内壁上，堵塞水口，造成钢水流动性变差。在生产实际中，常规做法是采用钙处理的方式，使铝脱氧产物呈液态，促进铝夹杂物上浮。铝夹杂物组成随着钙含量增加呈以下变化形态： A12O3—CaO- 6A12O3— CaO- 2A12O3—CaO- A12O3—12CaO 7A12O3—3CaO- A12O3— CaO 当夹杂物成分位于CaO- AI2O3、12CaO 7A12O3 和3CaO A12O3的低熔点区域时，在适当的浇铸温度下，钙铝酸盐类夹杂物在钢水中以液相存在。若钙的加入量过多，易形成高熔点CaS（熔点为2 450 C）,会恶化钢水的流动性。生产含铝精炼钢种时，随着］AI: 含量的增加，氧的活度呈降低趋势，有利于硫化物的形成；随着硫含量的增加，易形成高熔 点的CaS钢水温度降低时，氧的活度降低也有利于CaS的形成，从而影响钢水的流动性。 采取措施： 总：严格控制好钢水成分。如Al、Ti、Si等易氧化元素，在保证产品性能的前提下，应尽可能减少其含量；尽量提高Mn/Si、Mn/S比；炼钢脱氧尽量采用复合脱氧剂。（2）严格做好保护浇注，防止钢水二次氧化。（3）控制合适的钢水温度。（4）净化钢液。可以采取炉外精炼、塞棒吹氩、中间包加过滤器等措施。 1 控制转炉钢水氧化性转炉终点钢水含氧量过高是造成钢中］Al ］大量氧化的主要原因，需严格控制终点钢水的氧化性。
钢水、铸坯及钢锭的质量检验
7钢水、铸坯及钢锭的质量检验 对钢水、铸坯及钢锭的质量检验就是借助仪器和通过观察、判断以及适当结合测量、试验对钢水、铸坯及钢锭的化学成分、纯净度、表面质量及内部质量所进行的符合性评价。 冶炼过程钢水化学成分的检验：是指对电弧炉、精炼炉、VD、VOD等工序冶炼过程钢水化学成份进行的检验。 铸坯熔炼成分的检验：是指对连铸中间包内钢水化学成份的符合性检验，此结果表示同一炉或同一钢包钢水的平均化学成分。 钢锭熔炼成分的检验：是指对浇注过程中钢水化学成份的符合性检验，此结果表示同一炉或同一钢包钢水的平均化学成分。 铸坯和钢锭表面的检验：通过观察、判断以及适当结合测量等方法对铸坯和钢锭表面及外观形状所进行的符合性检验。 铸坯纯净度和内部质量的检验：通过对连铸坯横截面进行酸浸低倍试验和硫印试验的方法，对连铸坯内部缺陷所进行的符合性检验。 7.1 钢水化学成分检验 随着炼钢技术的不断进步，炼钢的品种越来越多，钢中元素含量控制范围越来越严格，需要借助更加精密的仪器对钢的各种元素进行精确分析。我们主要采用了国际上先进的光电光谱仪和气体分析仪器等对钢水化学成分进行分析，满足了冶炼多元素的特殊钢种需求。 7.1.1 光谱分析仪原理及基本结构 7.1.1.1 光电光谱分析的基本原理 光谱定量分析主要是用被测试样中待测元素谱线强度来确定元素含量，通常元素的谱线强度和该元素在试样中浓度关系用罗曼金公式表示如下： I=ac b（7.1） 式中：I—谱线强度； c—待测元素含量； a—常数； b—自吸收系数；当b＝1时无自吸收。 1）光谱的定义、光谱的分析及光电光谱分析 光谱：是按照波长（或波数，频率）顺序排列的电磁辐射，电磁辐射具有波动性和微粒性。 光谱的分析和光电光谱分析：光谱分析是根据物质的特征光谱来研究物质的化学组成成分，结构和存在状态的一类分析领域，按电磁波谱区域，光谱分析可分为吸收光谱，发射光谱，光电光谱分析是利用了光电转换组件，将光信号转化成电流信号，然后通过计算机计算