浅析连铸坯中气泡成因及处理方法(一)
  发布时间:2016年08月16日 点击数:

  在钢的连铸过程中,不论是连铸“准沸腾钢”还是连铸高纯净度的镇静钢,国内外许多钢厂都遇到过连铸坯中产生气泡的问题。笔者根据炼钢理论以及一些经验分析,连铸过程产生气泡(包括针孔)的主要原因有以下3类,即脱氧不良、外来气体(空气、保护性气体)和水蒸气(来自潮湿的添加料和耐火材料等)。

  脱氧不良影响因素及解决措施

  当连铸过程中脱氧不良时,产生的气泡为CO气泡。实际上,钢坯中CO气泡的出现,经历了以下过程:树枝晶间的浓缩相(较大的碳氧浓度积)中形成针孔气泡源→通过局部的碳氧反应,针孔形成临界气泡→通过气液界面持续的碳氧反应,临界气泡长大形成宏观气泡→一部分宏观气泡长大后,在浮力的作用下向上运动,同时气液界面持续碳氧反应,并吸附所遇到的夹杂物和其他气泡,最后从钢水中逸出,或者被凝固界面捕获留在连铸坯中;一部分宏观气泡不运动,附着在原树枝晶间,成为连铸坯“针孔”或皮下气泡。

  连铸坯中气泡的形成,生核(临界气泡)和长大是两个必不可少的环节。气泡源,主要在铸坯凝固过程的固液界面,而不是在相当于均相的钢液中。而临界气泡的形成和长大,与钢水的系统压强密切相关。只有当P生(Pco+PH2+PN2)大于P阻(P环境压强+P钢水静压强+P附加压强)时,CO气泡才能形成和长大。而连铸过程靠近结晶器液面凝固坯壳的固液界面越往下,钢水静压强越大,气泡越难形成和长大。当距结晶器液面一定深度,并且P生小于P阻时,即使树枝晶间的浓缩相中形成针孔气泡源,但不能形成临界气泡,更谈不上气泡长大,此时,即使钢中有一定的碳氧浓度积,碳氧反应也不可能再持续进行。因此,铸坯中由于脱氧不良而形成的CO气泡,其存在的位置,从铸坯横截面观察,应该分布在铸坯皮下的一定深度。

  因此,为了改善或消除CO气泡,可以加大连铸坯冷水强度,提高连铸坯拉速,还可适当减少[C]、[O]的相界面偏析富集,从而减少针孔气泡源,同时使钢水快速进入高静压强的下部区域,能够有效地抑制CO针孔气泡的长大。为了顺利连铸低硅低铝准沸腾钢水,保证不产生大量皮下气泡,一方面要摸索出低碳准沸腾钢的合理的氧浓度(用固体电解质氧浓差电池测定钢中氧活度,通过钢包喂硅钙丝调节其值);另一方面要在钢水中氧浓度一定的条件下,适当提高拉速,进一步抑制皮下气泡的生成。