中间包冶金新技术--基于减少外来夹杂物的冶金技术
  发布时间:2014年09月12日 点击数:

  中间包冶金研究从70年代开始,进入80年代日本等国家针对中间包进行了大量的水模拟实验。在此期间,中间包冶金技术取得了迅速的发展,我国亦从80年代中期开始了中间包冶金方面的研究,涌现了许多中间包冶金新技术。包括:优化中间包及大包长水口结构,得到合理的中间包流场;中间包内吹氩对钢水进行搅拌,以均匀温度并使夹杂物上浮;中间包内采用等离子等方法加热钢水;采用电磁法改变中间包内钢水的流动状态,使钢水能够进一步去除夹杂物等技术。
  a) 真空浇注技术
  传统浇注中,由于中间包和结晶器存在较大的液位差,钢液高速进入结晶器时,可能引起结晶器液面波动,带来连铸坯质量问题。为了避免结晶器液面卷渣,生产表面质量良好的连铸坯,英钢联开发了真空中间包浇注技术。中间包真空浇注技术是将浇注水口上端部分中间包进行密封,建立真空室以减少钢水进入结晶器的驱动压力,中间包进入真空室的钢水流量用塞棒进行控制。通过对塞棒和真空度的控制来稳定中间包和结晶器液位。此技术不但可以改善铸坯质量,而且能够保持连坯产品的一致性、提高浇注工艺的操作水平和适应性。连铸过程中对中间包进行真空处理的另外一个目的是脱气。
  b) 长水口及长水口吹氩保护浇注技术
  提高连铸坯的清洁度的主要任务就是去除钢中内生夹杂物和防止钢水污染,二次氧化和钢液卷渣是污染钢液的两个重要原因,其中钢水从钢包流到中间包时产生的注入流、液—液射流是引起钢水吸氧和卷渣的主要原因。防止卷吸空气和渣的重要措施是实行保护浇铸,通常采用长水口及惰性气体屏蔽等方法。同时,通过注流保护浇铸,既可防止注流的二次氧化,又可避免浇注冲击液面使钢液裸露而造成的二次氧化,生产高清洁度钢时则可综合采用上述方法。
  对于长水口保护浇注进行了很多研究,蔡开科在中间包渣中加入Ce2O3示踪剂,第一炉采用长水口保护浇注,结晶器渣中没有Ce2O3;在换钢包时改用敞开浇注,结晶器渣中Ce2O3含量突然升高,随着第二炉又采用长水口保护浇注,结晶器渣中Ce2O3含量逐渐减少。
  注流卷吸空气是钢水二次氧化的主要来源,生产高洁净度钢时通常采用长水口吹氩保护浇注,该技术成熟,在国内外已经取得了相当广泛的应用。
  c) 中间包漩涡控制技术
  中间包中存在着一个重要的流动现象,就是在水口处钢液流出时产生的汇流旋涡。由经验可知,液体由垂直出口向下流动时,当液面低于某一临界高度时,在水口上方会形成漏斗形旋涡,这就是汇流旋涡。中间包钢液流出时形成的汇流旋涡,能把液面上的渣卷入钢液内部,甚至卷入空气,增加二次氧化,严重恶化钢的质量。在连铸更换钢包时,经常发生前后钢包连接区的钢坯中的夹杂物指标上升,这和汇流旋涡渣卷入钢液及二次氧化有密切相关。
  英国钢铁联合公司于1988年研制成功一种叫做旋转阀(Rotary Valve)中间包钢流控制体系,它由两个耐火材料构件和一套操纵机构组成,其特点是下部圆形水口固定,而通过旋转塞棒控制钢液流量大小,出钢口开在旋转塞棒的侧面。
  实验证明,使用中间包旋转阀技术后,不但提高了钢水收得率,而且铸坯氧化物含量相对于定径水口降低了45%,钢中非金属夹夹物含量指数由90减少到38,减少了水口堵塞,改善了浇注稳定性,冶金效果非常明显。

                    ——本文摘自文献综述