[发明专利]一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸钢炉连铸水口的制备和使用方法，具体地说，本发明涉及一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法。

背景技术

随着现代工业对钢材质量要求的不断提高，目前几乎所有的钢种都需要进行铸钢炉的炉外精炼，以进一步去除钢中的氮、氢、氧以及磷、硫等有害元素。为了控制钢中的自由氧含量，精炼过程中一般要加入大量的脱氧合金进行深脱氧，使之生成相应的氧化物。这些氧化物中的大部分可以在精炼过程中以及钢液在中间包的停留过程中，从钢液中上浮进入炉渣中得以去除，但仍有一部分会以氧化物夹杂的形式残留于钢液中。在钢材的连铸过程中，当钢液从中间包流经水口进入结晶器时，这些氧化夹杂物会在水口的内壁附着、堆积，进而使水口堵塞。另外，钢液中的脱氧合金元素在钢液流过水口时，也会同从水口或钢液扩散到水口内壁的气体反应，生成氧化物沉积在水口内壁，而加速了水口的堵塞。

一般认为，粘附物在水口内壁呈现一定规律分布。在渣线以上部位，Al₂O₃粘附物较少，结瘤物主要为铁、铁氧化物、氧化铝的混合物。在渣线以下部位结瘤较严重，特别是水口的出口附近和水口浸入钢液中的外壁，结瘤物主要是堆积和烧结在一起的Al₂O₃，夹杂少量铁和铁氧化物，结瘤物中的氧化铝和铁氧化铝部分发生反应，形成较致密的铁铝尖晶石等化合物。针对不同的堵塞物，有学者将浸入式水口堵塞物分成以下几类。

X型，其堵塞物为金属。

由于水口没有进行充分的预热，而且钢水浇铸温度偏低，铝碳质浸入式水口因为热导率大，钢水从水口中通过时，水口吸收钢水中的热量，钢水温度很快降低到凝固点以下，在水口内壁形成了一层冷凝的钢，且越来越厚乃至全部堵塞水口内孔，引起开浇失败。

Y型，夹杂物和金属机体混合在一起。

复相夹杂Z型

有人对ANS-OB法精炼钢水连铸时水口结瘤物进行了研究，其在试样的中心残钢部位观察到部分小颗粒球状硅酸盐夹杂及粒状铝酸盐夹杂，分布较散乱，试样边部观察到成片的网络状夹杂物，在暗色集体上有粒状及蠕虫状夹杂物析出。对其中粒状及蠕虫状夹杂物的分析结果为铝含量100％，是纯净的Al₂O₃夹杂，而网络状夹杂暗色集体部分是以Al₂O₃为主的Mg、Si、Ca、Mn、Zr等氧化物组成的复相夹杂Z型，Al₂O₃粘附物。

其它类型。

前面三种主要是在浇铸Al镇静钢时附着物的形态，而在浇铸添加Ti的Al镇静钢时，除氧化物与氧化铝不同以外，其余和Al镇静钢一样，附着层是由珊瑚状的Ti氧化物和大量含有Ti氧化物凝块的金属构成。

显然可见，水口堵塞与钢水成分、脱氧方法、浇注温度和时间、水口材质和形状等各种因素有关。水口堵塞以铝镇静钢、含铝高的钢、稀土钢、含钛钢最为严重。堵塞物的矿相组成，主要是α-Al₂O₃和FeO的混合物。

水口堵塞会引起拉速减慢或钢液的流速不匀，导致连铸操作不稳定；同时还会引起偏流而导致卷渣，堵塞物脱落进入钢水中将增加钢水夹杂物，从而严重影响铸坯质量，甚至造成连铸中断事故。因此，为了防止水口堵塞，到目前为止人们已经进行了诸多的研究。

目前已经研究和开发的水口防堵塞的主要方法有：

控制钢液的温度，加强水口的保温性能，减少温降，

钢液温度显著降低时引起的水口堵塞，纯粹是由于钢的凝固现象造成的，此时的堵塞即为X型。

在连铸时，钢水在中包和结晶器之间急冷至接近于凝固点，此时形成的X型和Y型的堵塞物，可以考虑在浇铸第一炉时适当提高钢水的温度，钢包、中包采用良好的绝热保温耐火材料，减少过程中的热损失，这些措施对对改善以金属为主的浸入式水口堵塞是有利的。

钢液的清洁化

采用无氧化浇注工艺技术，防止钢水的二次氧化，减少Al₂O₃的生成，提高钢水的纯净度；在钢包内对钢水进行脱气处理能减轻水口堵塞。钢液的清洁化能大幅度降低Al₂O₃与水口内壁的接触频率，对控制Al₂O₃附着发挥了很大的作用，同时钢液的清洁能有效减少钢水中的夹杂物，提高钢坯的品质。

在水口内壁采用难附着性材质