钢水的二次氧化与连铸水口堵塞

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在洁净钢的生产中必须控制各生产环节的二次氧化。长期以来，洁净度对钢性能的影响已被人们熟知，主要是长材和HIC钢。今天，许多研究表明了钢中总氧量或炉渣成分与成材的表面缺陷发生率之间有着直接的关系。这部分文字综合研究了为解决钢水二次氧化和水口堵塞所付出的努力，这些对实现所要求的洁净度是至关重要的：二次氧化的量化，对渣、空气和耐火材料造成的二次氧化控制，吹氩控制，连铸水口堵塞的机理和缓解。

二次氧化的量化在今天有几个辅助技术是可用的：渣中FeO含量和粘度测量，用镧示踪铝镇静钢中的脱氧产物来标定二次氧化夹杂物，使用BaO、SrO或结合使用镧示踪与SIMS评定来追踪可能的二次氧化源。

炉渣二次氧化控制当氧化渣与脱氧钢水接触时，就会形成明显的氧和脱氧剂浓度梯度。反应区位于渣金界面附近的钢水一侧，溶解氧和脱氧成分反应生成沉淀物。在冶金容器即将排空时，由于漩涡漏斗和draining漏斗的出现，渣被卷入。开发了许多防止炉渣带入钢包的技术，最常见的是转炉和EBT电炉使用的挡渣镖。目前在推广的红外相机侦测系统提高了挡渣效率。通常合并使用电磁AMEPA炉渣侦测系统与钢包滑动水口自动关闭系统来解决钢包到中间包的带渣问题。钟形钢包长水口是防止钢渣乳化、卷渣的有效方法。

通过撇渣可避免钢水在钢包内被炉渣二次氧化，对于大部分用RH生产的铝镇静钢，进行炉渣脱氧可将二次氧化降到一定程度。炉渣脱氧主要使用铝基制品，可能还配加CaC2，主要是在转炉出钢时进行，也有时在二次精炼结束后进行。其目的是使FeO小于5％，甚至2％。为避免中间包内的二次氧化，使用密实的不会造成二次氧化的覆盖熔剂，如液态的富含CaO的碱性熔剂，添加15％MgO来制约与中间包衬发生反应。

大气二次氧化的控制必须控制钢包内的搅拌强度，以防羽毛状气柱破坏覆盖层，确保容器的气密性和惰性。在向中间包注入用镧示踪的钢水时，第一个水口上能看到沉积物，这是强烈二次氧化的证据。中间包无氧化预热能避免氧化预热产生的渣壳。中间包盖和最大0.1％—0.5％的预钝化能有效避免开浇阶段的包内二次氧化。对长水口、塞棒和浸入式水口的压力测量、计算表明是负压，尤其是靠近滑动水口和塞棒处。因此，要求耐火砖、耐火衬保持密实是非常重要的，必要时可吹氩进行钝化保护。

耐材二次氧化的控制生产洁净钢的钢包衬通常使用优质耐火材料，如低硅高铝砖。对于白云石质钢包和MgO-C渣线，由于侵蚀的原因，Mg向钢水迁移，有可能生成尖晶石或CaO—Al2O3—MgO夹杂。中间包喷涂的MgO衬可能是二次氧化夹杂的源头，钢水与MgO夹杂和水反应。氧化铝石墨质耐火砖是复杂反应的发生地，因此使用无碳衬能有效地抑制这些反应。

水口堵塞控制堵塞是二次精炼产生的非金属固体夹杂在耐火材料上沉积。这些夹杂物，对于碳钢是氧化铝和铝酸盐，对于Ti稳定不锈钢是氧化钛和TiN。

浇铸时的后期二次氧化和吸氮夹杂物随着温度的下降而析出，这是排在第二位的特征。钙处理是一种解决铝镇静钢水口堵塞的方法。无氩浇铸是可能的。添的加钙合金在浇铸温度下可生成液态铝酸钙。合金添加量与钢水成分和总氧量有关。固态铝酸钙会造成水口堵塞。钙处理不合格是一个原因。另一个是渣金反应，尤其是优质长材，如帘线钢。

为得到优质长材，必须吹氩。湍流的钢水促进了夹杂物与耐材壁的接触。使用叉形水口和塞棒及流量调节可减轻这种现象。经常需要5L／min的最小氩气流量。应该参照流出量以避免结晶器液面剧烈波动。流量控制器和压力计是需要的，并要进行校准。耐火材料的质量与性质决定了氩气的标准流量。氩气管路中可能会留有吸入的空气。对耐火件的组装必须格外小心。唯一能用的高效耐火材料方案是所谓的氧化铝水口和无碳衬。耐材中氧化性气体少、绝热好、粗糙度低，这就提高了它的效率。对这些耐材的预热必须小心控制。