论文部分内容阅读
[摘 要]本文分别从夹杂物的卷入、结晶器卷渣两方面，分析了连铸坯皮下夹杂物产生的原因，基于上述原因，分别提出了结晶器卷渣、夹杂物卷入的解决措施，以期为此领域研究提供些许参考。
[关键词]连铸；坯皮下夹渣；控制技术
中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0374-01
连铸坯常见表面缺陷即皮下夹渣，多因连铸时结晶器内水口沉积物、保护渣等受各因素影响，被带入钢液，其中的一部分由处于生长状态的凝固坯壳捕捉，出现卷渣状况，或带有夹杂物的氩气泡并没有在皮下全部上浮，最终造成皮下出现夹渣缺陷。若连铸坯出现皮下夹渣缺陷，会对后续工序的冷轧、热轧造成严重影响，形成鼓包、小白条等表面缺陷。所以，针对皮下夹渣缺陷的形成原因进行深入、系统化研究，加以控制，对于高附加值钢种、高品质的高级薄板生产，具有重要的现实意义。
1.连铸坯皮下夹渣原因
针对皮下夹渣缺陷，利用扫描电镜扫描缺陷部位，得知夹杂物主要有两方面来源。其一，含复合非金属夹杂物，如Al、Si、Ca、Mg、Na、k等，尤其是钛稳定超低碳钢，其除了含有上述夹杂物之外，还含有Ti。因含有k、Na，因而可以判断出：此类夹杂物和结晶器保护渣之间存在紧密关联；其二，含有Mn、Al、Zr等夹杂物，其主要与耐材的侵蚀相关，如水口、滑板、钢包渣卷入等。所以，针对皮下夹渣缺陷原因来讲，主要因为连铸结晶器弯月面在刚开始的凝固阶段，存在黏附、夹杂与卷渣等情况所致。
1.1 结晶器卷渣
夹渣多来源于保护渣卷入，结晶器出现卷渣情况，主要有如下原因所致：（1）剪切卷渣，针对结晶器内钢流来讲，当其从原先的窄面向中心流动时，便会会渣-钢界面产生一种比较强烈的剪切作用，受此影响，在此环流方向上，部分保护渣被延伸，如果流速大于临界值，被拉动的液渣便会断裂，最终形成严重的乳化渣滴。此类渣滴被带入到钢液中后，被凝固坯壳前沿可能将其捕捉，最终产生皮下夹渣。（1）漩涡卷渣。因水口堵塞或水口對中不良，会导致结晶器出现偏流，形成漩涡，对于此种漩涡而言，会将保护渣带入到钢液中，皮下夹渣形成。（3）当弯月面出现扰动现象，此时的位于水口周围的氩气泡，便会造成渣-钢界面扰动，另外，还会牵引液态钢，使其液面高于正常，最终造成钢水出现局部波动，形成卷渣；（4）液面结壳，若钢水温度持续维持低位，会导致结晶器保护渣结壳，形成渣团（絮状）。
1.2 夹杂物的卷入
皮下夹渣与钢水中（Al2O3等）的非金属夹杂受坯壳捕捉相关，在水口内聚集的诸如Al2O3等夹杂，会狐仙周期性脱落，而被钢水带入结晶器中，最终被弯月面捕获。针对钢水当中的氧化物而言，其实为非金属夹杂物，多来源于钢水中还没有上浮的脱氧产物，另外，钢包、中包等耐火材料熔损及钢水二次氧化的生成物，同样使其主要来源。
2.连铸坯皮下夹渣的有效控制策略
2.1 解决结晶器卷渣的技术策略
要想较好消除或减轻结晶器的卷渣，须对结晶器流场加以有效控制，维持钢液面的持续稳定，结晶器液面波动不能低于产生卷渣的临界值，弯月面最大流速也是如此。对结晶器流场产生影响的因素有：（1）浇铸工艺参数。如拉速、结晶器吹氩量及水口插入深度等；（2）浸入式水口结构。如内径、侧孔形状、侧孔倾角及侧孔大小等。
在设计浸入式水口结构时，不仅要充分结合结晶器设计、连铸机拉速及连铸坯规格，还需结合对应的钢水条件、中间包等，不能无目的性与实需性的全面照搬他人设计。在实际浇铸时，要合理控制浸入式水口的插入深度，如若将浸入式水口插入深度过度性降低，其会造成十分严重的后果，结晶器内会产生过度湍流或形成射流，不利于各生产的顺利开展。控制结晶器吹氩量同样十分重要，如若适当性降低吹氩量，会形成更加有利的双环流流场，但是，如若吹氩量过高，则会形成单环流流场。为保障生产中能够有一个稳定的双环流流场状态，吹氩量需维持在低于临界值状态，如若吹氩量过多，会造成铸流出现瞬时变动，受此影响，结晶器内流场会出现不对称情况，使得表面波动增加，特别是在浇注小断面铸坯过程中，氩气泡会被凝固坯壳捕捉，因而形成皮下气泡缺陷。如若维持在过低的吹氩量，可能会造成水口堵塞，或形成氧化铝结瘤。针对恒拉速浇注来讲，其乃是实现稳态浇注的必要前提，恒拉速除了能够提升连铸坯质量，还能提升连铸坯产量，有利于综合技术水平与管理水平的提升。另外，做好连铸中各工艺异常坯的跟踪与处理，同样十分重要，比如浇次的尾坯与头坯，结晶器液位波动或者是拉速波动的异常坯的美好。用质量模型实时、全程跟踪各种工艺异常坯，还可依据实际需要，酌情实施扒皮清理等。
2.2 夹杂物卷入的解决策略
针对那些高附加值的产品，其对钢水洁净度往往有着较高要求，比如钢水 wT[O]<20×10-6，尽可能减少夹杂物数量；夹杂物的尺寸需<？m；夹杂物有适合形态。所以，控制好转炉终点及钢包，掌握高效、成熟、完备的钢水二次精炼技术，对浇注与稳态浇铸施加有效、严格控制，是更好开展洁净钢水生产的基础条件。在实际操作中，转炉可选用动态控制，这有助于冶炼终点双命中率的提升，还能加强复吹，减少后吹，将终点控制在[C]=0.02～0.05%；另外，还能将复吹终点控制在[O]=250～600×10-6，这是有效降低转炉终点氧含量的重要路径；对钢水包内炉渣T.Fe含量施加有效控制，使之维持在3～18%内；可选用RH或CAS的炉外精炼工艺，还可选用铝直接脱氧技术，通过真空搅拌或吹氩，上浮夹杂物，如此一来，便能从源头合理开支，不仅能节省总体生产成本，而且还能减少钢中夹杂物相应生成量，提升钢洁净度，有利于低碳钢与超低碳钢冷轧薄板的生产。
3.结语
综上，钢水当中掺杂有许多非金属夹杂物，另外，钢水浇注中卷入有结晶器保护渣以及结晶器保护渣性能，均为导致板坯皮下夹渣缺陷的重要诱因。在实际冶炼中，需提升钢水纯净度，做好稳态浇铸，对结晶器保护渣的卷入施加严格控制，以此来更好的控制板坯皮下夹渣缺陷。
参考文献
[1] 张成勇.碳素结构钢铸坯皮下夹渣缺陷的分析与预防[J].昆钢科技， 2010（5）：13-16.
[2] 李勇生.连铸坯表面夹渣的原因分析及解决措施[J].天津冶金，2008（6）：23-25.
[3] 秦伟.低碳钢线状缺陷分析及控制实践[J].涟钢科技与管理，2016（4）：8-10.
[关键词]连铸；坯皮下夹渣；控制技术
中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0374-01
连铸坯常见表面缺陷即皮下夹渣，多因连铸时结晶器内水口沉积物、保护渣等受各因素影响，被带入钢液，其中的一部分由处于生长状态的凝固坯壳捕捉，出现卷渣状况，或带有夹杂物的氩气泡并没有在皮下全部上浮，最终造成皮下出现夹渣缺陷。若连铸坯出现皮下夹渣缺陷，会对后续工序的冷轧、热轧造成严重影响，形成鼓包、小白条等表面缺陷。所以，针对皮下夹渣缺陷的形成原因进行深入、系统化研究，加以控制，对于高附加值钢种、高品质的高级薄板生产，具有重要的现实意义。
1.连铸坯皮下夹渣原因
针对皮下夹渣缺陷，利用扫描电镜扫描缺陷部位，得知夹杂物主要有两方面来源。其一，含复合非金属夹杂物，如Al、Si、Ca、Mg、Na、k等，尤其是钛稳定超低碳钢，其除了含有上述夹杂物之外，还含有Ti。因含有k、Na，因而可以判断出：此类夹杂物和结晶器保护渣之间存在紧密关联；其二，含有Mn、Al、Zr等夹杂物，其主要与耐材的侵蚀相关，如水口、滑板、钢包渣卷入等。所以，针对皮下夹渣缺陷原因来讲，主要因为连铸结晶器弯月面在刚开始的凝固阶段，存在黏附、夹杂与卷渣等情况所致。
1.1 结晶器卷渣
夹渣多来源于保护渣卷入，结晶器出现卷渣情况，主要有如下原因所致：（1）剪切卷渣，针对结晶器内钢流来讲，当其从原先的窄面向中心流动时，便会会渣-钢界面产生一种比较强烈的剪切作用，受此影响，在此环流方向上，部分保护渣被延伸，如果流速大于临界值，被拉动的液渣便会断裂，最终形成严重的乳化渣滴。此类渣滴被带入到钢液中后，被凝固坯壳前沿可能将其捕捉，最终产生皮下夹渣。（1）漩涡卷渣。因水口堵塞或水口對中不良，会导致结晶器出现偏流，形成漩涡，对于此种漩涡而言，会将保护渣带入到钢液中，皮下夹渣形成。（3）当弯月面出现扰动现象，此时的位于水口周围的氩气泡，便会造成渣-钢界面扰动，另外，还会牵引液态钢，使其液面高于正常，最终造成钢水出现局部波动，形成卷渣；（4）液面结壳，若钢水温度持续维持低位，会导致结晶器保护渣结壳，形成渣团（絮状）。
1.2 夹杂物的卷入
皮下夹渣与钢水中（Al2O3等）的非金属夹杂受坯壳捕捉相关，在水口内聚集的诸如Al2O3等夹杂，会狐仙周期性脱落，而被钢水带入结晶器中，最终被弯月面捕获。针对钢水当中的氧化物而言，其实为非金属夹杂物，多来源于钢水中还没有上浮的脱氧产物，另外，钢包、中包等耐火材料熔损及钢水二次氧化的生成物，同样使其主要来源。
2.连铸坯皮下夹渣的有效控制策略
2.1 解决结晶器卷渣的技术策略
要想较好消除或减轻结晶器的卷渣，须对结晶器流场加以有效控制，维持钢液面的持续稳定，结晶器液面波动不能低于产生卷渣的临界值，弯月面最大流速也是如此。对结晶器流场产生影响的因素有：（1）浇铸工艺参数。如拉速、结晶器吹氩量及水口插入深度等；（2）浸入式水口结构。如内径、侧孔形状、侧孔倾角及侧孔大小等。
在设计浸入式水口结构时，不仅要充分结合结晶器设计、连铸机拉速及连铸坯规格，还需结合对应的钢水条件、中间包等，不能无目的性与实需性的全面照搬他人设计。在实际浇铸时，要合理控制浸入式水口的插入深度，如若将浸入式水口插入深度过度性降低，其会造成十分严重的后果，结晶器内会产生过度湍流或形成射流，不利于各生产的顺利开展。控制结晶器吹氩量同样十分重要，如若适当性降低吹氩量，会形成更加有利的双环流流场，但是，如若吹氩量过高，则会形成单环流流场。为保障生产中能够有一个稳定的双环流流场状态，吹氩量需维持在低于临界值状态，如若吹氩量过多，会造成铸流出现瞬时变动，受此影响，结晶器内流场会出现不对称情况，使得表面波动增加，特别是在浇注小断面铸坯过程中，氩气泡会被凝固坯壳捕捉，因而形成皮下气泡缺陷。如若维持在过低的吹氩量，可能会造成水口堵塞，或形成氧化铝结瘤。针对恒拉速浇注来讲，其乃是实现稳态浇注的必要前提，恒拉速除了能够提升连铸坯质量，还能提升连铸坯产量，有利于综合技术水平与管理水平的提升。另外，做好连铸中各工艺异常坯的跟踪与处理，同样十分重要，比如浇次的尾坯与头坯，结晶器液位波动或者是拉速波动的异常坯的美好。用质量模型实时、全程跟踪各种工艺异常坯，还可依据实际需要，酌情实施扒皮清理等。
2.2 夹杂物卷入的解决策略
针对那些高附加值的产品，其对钢水洁净度往往有着较高要求，比如钢水 wT[O]<20×10-6，尽可能减少夹杂物数量；夹杂物的尺寸需<？m；夹杂物有适合形态。所以，控制好转炉终点及钢包，掌握高效、成熟、完备的钢水二次精炼技术，对浇注与稳态浇铸施加有效、严格控制，是更好开展洁净钢水生产的基础条件。在实际操作中，转炉可选用动态控制，这有助于冶炼终点双命中率的提升，还能加强复吹，减少后吹，将终点控制在[C]=0.02～0.05%；另外，还能将复吹终点控制在[O]=250～600×10-6，这是有效降低转炉终点氧含量的重要路径；对钢水包内炉渣T.Fe含量施加有效控制，使之维持在3～18%内；可选用RH或CAS的炉外精炼工艺，还可选用铝直接脱氧技术，通过真空搅拌或吹氩，上浮夹杂物，如此一来，便能从源头合理开支，不仅能节省总体生产成本，而且还能减少钢中夹杂物相应生成量，提升钢洁净度，有利于低碳钢与超低碳钢冷轧薄板的生产。
3.结语
综上，钢水当中掺杂有许多非金属夹杂物，另外，钢水浇注中卷入有结晶器保护渣以及结晶器保护渣性能，均为导致板坯皮下夹渣缺陷的重要诱因。在实际冶炼中，需提升钢水纯净度，做好稳态浇铸，对结晶器保护渣的卷入施加严格控制，以此来更好的控制板坯皮下夹渣缺陷。
参考文献
[1] 张成勇.碳素结构钢铸坯皮下夹渣缺陷的分析与预防[J].昆钢科技， 2010（5）：13-16.
[2] 李勇生.连铸坯表面夹渣的原因分析及解决措施[J].天津冶金，2008（6）：23-25.
[3] 秦伟.低碳钢线状缺陷分析及控制实践[J].涟钢科技与管理，2016（4）：8-10.