控制钢液二次氧化和水口堵塞
1、时冶炼洁净钢的各个环节控制钢液二次氧化 钢液的洁净度对钢材尤其是对高品质钢（帘线钢、滚珠轴承钢等）性能的影响都十分清楚了。目前，很多研究指出了钢中总氧含量或炉渣成分与最终钢材的表面缺陷的关系。 本节主要讨论各种预防钢液二次氧化和浸入式水口堵塞的措施。为达到产品所要求的洁净度，必须控制钢液二次氧化的程度、控制炉渣、大气、耐火材料对钢液的二次氧化、吹氩以及研究减少水口堵塞的控制机理和方法。 2、二次氧化程度 目前有几种方法可以测定钢液二次氧化的程度：渣厚和渣中Fe0含量；对铝镇静钢中的脱氧产物进行镧追踪可以鉴定钢液二次氧化生成的夹杂物；对所有可能生成的二次氧化产物使用Ba0、sl0作示踪剂；采用镧追踪和SIMS评估的综合方法等。 3、控制炉渣对钢液的二次氧化 当一种氧化性的炉渣和脱氧后的钢液相接触时，在钢渣界面附近的钢液就会出现氧和脱氧剂的浓度梯度，并出现一个反应区域，溶解氧就会和脱氧剂反应生成夹杂物。出钢过程中，在快出完钢液时，也会由于出现漩涡或抽引流而导致卷渣。 已经开发了几种防止炉渣卷人钢包内的方法。最经常使用的是转炉用挡渣锥和电炉的偏心炉底(EBT)出钢。为了提高挡渣效率，目前还广泛应用IR摄像的检测系统。经常采用电磁AMEPA炉渣探测器，它能自动关闭的钢包水口可以防止炉渣从钢包进入中间包。使用从钢包到中间包的钟罩形长水几能实现浸入式开浇，且能有效地防止卷渣。 扒渣可以防止钢包内炉渣对钢液的二次氧化。对于铝镇静钢，将渣中的氧脱除到一定程度也可避免对钢液的二次氧化，这种方法主要在RH操作中应用。炉渣脱氧主要在BOF出钢和二次精炼的末期进行，大都采用铝基脱氧剂，还可以加入一些CaC2，操作的目标是将渣中的Fe0含量脱至5%以下，最好在2%以下。 使用致密的、没有氧化性的覆盖渣可以避免对中间包内钢液的二次氧化，例如一种液Ca0饱和的碱性覆盖渣，渣中含15% Mg0可以防止对中间包内衬的侵蚀。 4、控制气氛防止钢液二次氧化 为了防止大气对钢包内钢液的二次氧化，必须要控制气体的搅拌强度以免使钢液与大气接触，还要确保钢包的密闭性和还原性气氛。 在中间包内，用钢追踪钢液观察第一个水口内部沉积物的结构可以证实钢液是否被二次氧化。对中间包采用非氧化法预热可以避免用氧化法预热生成的渣滓。中间包加盖和包内采用最多达0.1%～0.5%的惰性气体预处理可以防止钢包对浇铸开始头坯的二次氧化。 压力测量/计算说明在钢包长水口、塞棒和SEN等处的压力为负压，尤其是在滑板和塞棒附近。因此必须保证各块耐火材料的致密安装以及用氩气钝化钢包。 5、钢液被耐火材料二次氧化的控制 生产洁净钢所用钢包内衬都是用高质量耐火材料制成，例如低二氧化硅、高三氧化二铝的耐火材料。对于白云石的钢包和MgO-C渣线，由于受到钢液的侵蚀，镁就会向钢中扩散，可能在钢液中生成尖晶石或CaO-AI20一Mg0系夹杂物。中间包Mg0渣线可能会和钢液反应成为二次氧化物夹杂的来源。 铝碳材料中石墨碳处会发生复杂反应：还原耐火材料中的杂质生成CO，通过钢液再还原生成第一层夹杂物。采用脱碳渣线能够限制这种反应。 6、水口堵塞的控制 对脱氧夹杂物进行镧追踪分析钢液中夹杂物和堵塞物的关系发现：二次精炼过程形成的固态非金属夹杂物沉积在耐火材料上变成水口堵塞物。在碳钢中，这些夹杂物是三氧化二铝和铝酸盐，在钛基不锈钢冶炼过程中是钛氧化物和TiN。 7、后期的二次氧化和吸氮恶化铸坯质量 通过降温使夹杂物析出并不是首选的方法。钙处理是解决铝镇静钢水口堵塞的一种方法，连铸时吹人少量的氩气也是有益的。通过加入钙合金，在连铸温度下牛成液态钙铝酸盐。钙的加入量受钢液成分和钢中总氧的影响。固态钙铝复合夹杂物会引起水口堵塞，错误的钙处理方法是原因之一。另一原因是渣钢反应，比如在帘线钢的生产过程中。 合适的吹氩量对获得高品质铸坯是必要的。钢液的湍流运动促使了夹杂物和耐火材料的接触。一般可以通过分叉水口、塞棒和优化钢液流场来降低湍流的产生。一般需要的最小氩气流量大约为5L/min。另外控制流速可避免结晶器内液面的强烈波动。可以安装流量控制器和压力计，但在使用前要进行校准。耐火材料的质量和性能决定了吹入氩气的流速。由于氩气环流会吸入空气，必须充分注意各块耐火材料的组装、高强度内衬以及使用时对它们的监察都足非常重要的。 最有效的耐火材料就是不含碳的Al203质内衬，这种耐火材料不含氧化性气体、隔热性能好、粗糙程度低，在使用前还必须对耐火材料进行良好的预热。 8、小结 洁净钢是一个广泛意义上的概念，必须控制炼钢和连铸每一过程钢液的二次氧化才能生产出高品质的产品。 本节论述了防止钢液二次氧化和水口堵塞的几项措施：钢液二次氧化的程度；渣、大气、耐火材料对钢液二次氧化的控制；吹氩量的控制；防止水口堵塞的机理和措施。 如果在稳态条件下注意每个细节并保证钢液的高洁净度（钢液到达铸机时非常洁净，致密的耐火材料和采用氩气钝化），那么在浇铸开始或换包时控制大气对钢液的污染就是最关键的了。
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