3.3 換包操作
在鋼水從鋼包到中間包或從中間包到結晶器的倒包期間，鋼水被大氣二次氧化是吸氧的最重要原因之一。生成的夾雜物易產(chǎn)生水口堵塞問題，此外，還造成鋼材的缺陷。優(yōu)化保護澆鑄系統(tǒng)是防止這種現(xiàn)象的重要措施。寶鋼采用保護澆鑄使吸氮從敞開澆鑄的0.0024%降低到0.0005%。在美國鋼公司費爾菲爾德廠，用鋼包保護澆鑄和中間包設壩取代簡易中間包，鋼包到中間包吸氮從0.00075%降低到0.0004%，同時還降低了倒包期間的夾渣。
3.3.1 鋼包開澆
鋼包自動開澆的水口不必用氧槍打開，而是自動打開。當水口必須用氧槍打開時，必須拆去保護套管。635～1270mm長的開澆鑄坯從鋼包到中間包無保護澆鑄，導致其發(fā)生空氣二次氧化。圖14示出Lukens鋼公司自動開澆和氧槍開澆兩種情況下，鋼水中的總氧量。結果表明，用氧槍開澆的總氧含量比自動開澆爐次的高0.001%。值得注意的是，打開水口填砂對實現(xiàn)鋼包自動開澆是有害的。
3.3.2 氬氣保護
采用氬氣保護的目的是防止鋼水二次氧化。如果加中間包覆蓋劑過早，覆蓋劑易被開澆鋼水卷入板坯。因此，一般開澆初的幾分鐘內不加覆蓋劑。在開澆初期，空氣非常容易進入鋼水。這兩個因素的影響可使60t中間包延遲15min進行澆鑄。為了解決這一問題，lukens鋼公司探索了從鋼包開澆到中間包采用惰性氣體保護的方法(不與空氣接觸)。另一項措施是改進保護澆鑄系統(tǒng)，引入適當?shù)膰姶禋怏w。Atlas不銹鋼分公司改進保護澆鑄系統(tǒng)后，中間包總氧含量從0.00415%降低到0.00379%。
3.3.3 注流密封
為了減少連鑄期間吸氮，通?？紤]，從鋼包到中間包耐火磚套的密封和從中間包到結晶器浸入式水口的密封。在多法斯克第二煉鋼車間，改進鋼包水口和鋼包耐火磚套管之間的插入式系統(tǒng)，在穩(wěn)定澆鑄的狀態(tài)下，鋼包到中間包吸氮由改進前的0.0008%降低到改進后的0.0001%以下。因配置了剛性加固密封圈并加強其維護，中間包到結晶器吸氮從原來的0.00018%降低到0.00003%。
3.3.4 水口堵塞
除影響生產(chǎn)外，中間包水口ö浸入式水口堵塞從幾個方面影響鋼的潔凈度。一是結瘤堵塞物可被夾帶進鋼中，會改變保護渣的化學成分導致另一情況的缺陷。二是堵塞水口入口鋼水的流場，改變鋼水流特性，造成結晶器內鋼水流動失常，最終導致夾雜和表面缺陷。控制注流，盡力彌補堵塞對結晶器液面控制的影響。為了控制從中間包到結晶器的鋼水流，多法斯克1號連鑄機將65t中間包的3層滑板式水口系統(tǒng)更換成塞棒，減少了堵塞現(xiàn)象。據(jù)報道，為減少堵塞，可采用多項操作。此外，控制水口耐火材料成分，可減少耐火材料侵蝕造成的結瘤(即避免Na、K和Si雜質)，也可用純Al2O3、BN或其它防護劑涂水口壁。
3.4 結晶器與連鑄機操作
連鑄過程有很多現(xiàn)象。根據(jù)這些現(xiàn)象可推測出鑄坯的質量。二次氧化產(chǎn)物、水口堵塞物、中間包和鋼包帶入的渣和因水口漏損吸入大氣產(chǎn)生的二次氧化物等，形成的夾雜物通過水口進入結晶器內。因結晶器上表面鋼水流速過快或液面波動，很可能將結晶器渣帶走。隨著過熱度的下降，新的夾雜物很可能沉淀，如Ti處理鋼中的TiO2夾雜。 另一方面，因浮力作用、鋼水運動和夾雜附著在氣泡表面等原因，夾雜物也可能上浮到渣ö鋼界面而被去除。這樣，夾雜物不是被頂渣層捕獲安全地去除，就是被夾帶進入凝固殼，成為鋼材的永久性缺陷。過去，通過收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)和跟蹤連鑄機操作，對夾渣有了較深入的了解。Knoephe發(fā)現(xiàn)，提高鑄速會明顯增加貫通式氣泡(來自吹入的氬氣泡)數(shù)量，但裂紋(由夾渣引起的)相對減少。Abbel檢測了鋼中夾雜物和氣泡分布，并且觀測到，即使不向中間包水口噴吹氣體，夾雜物簇也常常夾帶1mm氣泡，并且該氣泡被較深處的上升氣流攜帶。據(jù)觀察，鑄坯的一側與另一側之間的夾渣各不相同，夾渣發(fā)生在(瞬變時)較慢二次循環(huán)區(qū)接頭部位。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)與工藝過程瞬變(例如改變鑄速、更換中間包或水口結瘤)有關的缺陷。貫通孔缺陷偶爾發(fā)生，且與噴吹的氣體數(shù)量有關。Quan等人經(jīng)數(shù)學模擬得出如下結論:如果夾雜物顆粒被去除或帶入產(chǎn)品之前循環(huán)上升時間為300s，80%的夾雜物顆?？缮细〉綇澰旅妫詈蟊蝗コ?20%被夾帶到產(chǎn)品中)。
弧形結晶器連鑄機彎月面之下1～3m的夾雜物優(yōu)先被捕捉。因此，夾雜物聚集在距彎月面內側頂部厚度的1/8～1/4處。另一方面，AK鋼公司Middletown廠進行了鑒定(如圖15)。Timken公司Harrison鋼廠報道，鑄流外側電磁攪拌可改善鋼的潔凈度?？蓪迮鲀鹊目傃鮐.[O]從0.003%降低到0.002%。由于夾雜物向鑄坯內側呈螺旋上升運動，在整個厚度方向捕集夾雜物顆粒有特定距離，與彎月面下部2～3m相對應，所以弧形結晶器連鑄機比立彎型連鑄機夾渣嚴重得多。據(jù)報道，鑄速影響裂紋，鑄速快且變化多會導致裂紋發(fā)生率提高。采用塞棒能夠得到足夠穩(wěn)定的鑄速。采用塞棒后，不再由中間包鋼水液面確定鑄速，而是由結晶器鋼水液面來控制。因此要較好地控制結晶器液面，令其波動范圍保持在±3mm。
優(yōu)化液流并因此提高板坯質量的有效方法是電磁攪拌(EMBR)。干擾氣流并縮短其沖擊深度，致使夾雜物上浮到保護渣中或被板坯表面的凝固殼捕獲。圖16示出了采用EMBR前后，板坯寬度剖面上夾雜物的分布情況。
——摘自《中國金相分析網(wǎng)》
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