38CrMoAl钢浸入式水口结瘤机理研究

通过对高铝钢38CrMoAl连铸方坯生产过程中钙处理前后水口结瘤物的物相测定和钢中夹杂物的类型分析,研究高铝钢中间包浸入式水口处结瘤机理。分析结果显示,Al_2O_3、MgO·Al_2O_3和CaS是堵塞中间包水口的主要物质,水口堵塞的原因是钢液中的高熔点夹杂物在水口内壁聚集、粘结。钢中较高的S含量、精炼渣系控制不当、钙处理过度是引起水口堵塞的主要原因。针对上述原因,结合实际生产提出了高铝钢水口结瘤改进措施。     

板坯连铸水口结瘤机理研究

通过对CAS-OB精炼钢水板坯连铸水口结瘤物的物相分析和钢中夹杂物的类型分析,研究了中间包浸入式水口、钢包下水口滑板处结瘤的机理,发现浸入式水口结瘤物是CaO·Al2O3和CaS;钢包下水口和滑板处结瘤物主要是CaO-2Al2O3;通过同炉钢中夹杂物检验,证明结瘤是钢水中相同类型的夹杂物沉积粘附在水口内壁造成的.讨论了m(Ca)/m(Al)和钢中S、Al含量对水口结瘤的影响,为了防止水口结瘤,钢中的S、Al含量应控制在12CaO·7Al2O3生成曲线的下方,并保持m(Ca)/m(Al)》0.13.     

CSP连铸浸入式水口结瘤案例研究

研究了CSP连铸浸入式水口结瘤两种案例。案例曲线表明,塞棒开度和结晶器液面波动是钢水浇铸过程中最重要的特征参数。薄板坯连铸铝镇静钢中间包水口结瘤是高熔点夹杂在水口内壁的聚集。生产不稳,积压钢水在LF多次处理,产生细小的高熔点夹杂难以去除;软吹钢水“露眼”和开浇烧氧再生高熔点夹杂来不及去除都会导致水口结瘤。钙处理主要是球化夹杂,改善钢水可浇性。即使Ca／Als（钙／酸溶铝）和Ca／Alin（钙／酸不溶铝）都合适,夹杂物绝对量大,钢水可浇性仍较差,水口容易结瘤。     

连铸机浸入式水口堵塞问题分析及其改善措施

采用浸入式水口浇注钢水过程中,尤其在浇铸铝镇静钢时,经常因Al2O3附着水口壁发生结瘤,甚至堵塞,不仅降低生产效率和水口的使用寿命,还会影响铸坯质量。从水口堵塞物的来源、微观结构、分布状况以及堵塞物的形成等方面,分析了浸入式水口的堵塞机理。介绍了国内外防止浸入式水口结瘤和堵塞的新技术。针对水口堵塞问题,提出优化水口结构、合理选用水口材质、提高钢水洁净度等改进措施。     

降低铝脱氧钢连铸水口结瘤的研究

对连铸铝脱氧钢生产中存在的浸入式水口结瘤问题进行了分析研究,认为钢液中的Al2O3夹杂蓄积在水口内壁是水口结瘤的主要原因。开发出了新型精炼渣应用于LF精炼,结果表明,采用新型精炼渣可有效地减少连铸铝脱氧钢的水口结瘤问题。     

生产轴承钢用浸入式水口的堵塞机理

 由于生产轴承钢水口的堵塞,严重影响生产的顺利进行。利用化学分析、相分析和岩相分析的方法对浸入式水口堵塞物及其耐火材料进行研究。结果表明,发生水口堵塞的位置主要在水口渣线部,堵塞物化学成分主要以金属Fe为主,其它含有Al、Cr、Si、C等物质。而水口内壁物质主要是Al2O3、SiO2、CaO、Cr2O3、FeO等氧化物。从X射线分析看,这些物质主要是熔点较高的CaO和Al2O3形成的CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3。由此分析得出,钢水金属冷凝、连铸保护浇铸不好和钢水不洁净是造成水口堵塞的主要原因。同时给出了防止水口堵塞的技术措施。     

中碳钢连铸过程中碳质水口结瘤现象的研究

研究了中碳钢连铸方坯生产过程中浸入式水口发生结瘤现象的原因和防止结瘤的方法.用SEM对水口结瘤物成分进行了分析,对采集的钢包、中间包及铸坯的钢样中夹杂物进行了观察,并对整个铸坯断面进行了定氧分析及对水口结瘤情况进行了数字模拟.结果表明,水口处结瘤物的来源主要是钢中Al2O3夹杂物和钢液对钢包和中间包内衬的侵蚀,并提出了解决中碳钢连铸水口结瘤问题的办法.     

印度塔塔钢铁公司板坯连铸机水口堵塞的成因及预防措施

铝镇静钢连铸普遍存在着中间包浸入式水口堵塞问题.堵塞由未上浮的Al2O3夹杂在铝碳质浸入式水口的入口和出口处沉积而引起,中间包衬、中间包覆盖剂、钢包下渣、水口的设计、耐火材料和保护浇铸等因素对水口堵塞都有严重影响.钢的化学成分(尤其是[O]和[S])和钙处理也是重要影响因素.测定钢中全氧量是确定钢的洁净度和预测水口堵塞的好办法.     

连铸Ca处理钢水过程中夹杂物粘附浸入式水口的机理

调查了连铸Ca处理钢水过程中 ,引起浸入式水口堵塞的夹杂物粘附的实际状态 ,同时进行了氧化铝粘附模型实验。根据实验结果 ,研究了在连铸Ca处理钢水时 ,浸入式水口内壁发生夹杂物粘附的机理。结果发现 ,在连铸Ca处理钢水过程中 ,迅速堵塞的浸入式水口内壁粘附着固态CaO·6Al2 O3 与熔融TiO2 ·CaO·Al2 O3 的混合物 ,其来源是钢水中的CaO·6Al2 O3 。在氧化铝粘附模型实验中 ,当Al2 O3 颗粒没有被CaO改性为液体氧化物时 ,Al2 O3 之间会形成TiO2 ·CaO·Al2 O3 液体连接桥并迅速在水口内粘附凝结。熔融TiO2 ·CaO·Al2 O3 液体连接桥的连接粘附力比范德瓦尔斯力和钢水表面张力所产生的粘附力大。当夹杂物没有因Ca处理而充分改性时 ,可以认为钢水中生成的CaO·6Al2 O3 会因熔融TiO2 ·CaO·Al2 O3 的粘结作用而迅速粘附在水口内壁 ,即使在浸入式水口内钢水流动的情况下 ,夹杂物也没有脱落 ,仍保持粘附状态。     

40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理

  为明确转炉→LF精炼→连铸工艺条件下生产40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理，采用扫描电镜、阴极发光仪以及FactSage 7.1热力学软件，对40Cr钢水口结瘤形貌及分层结构进行了研究。结果表明，浸入式水口结瘤物分为水口脱碳层、凝钢层、夹杂物堆积层、凝钢层和表面疏松层。分析了40Cr钢在连铸过程中钢中Al2O3、Al2O3 CaO(SiO2)和Al2O3 MgO尖晶石在水口内壁上的分层沉积现象。结合现场工艺，研究了双凝钢层的形成机理，并通过热力学计算解释了结瘤物的形成机理。     

Interaction of alumina inclusions in steel with calcium-containing materials

Clogging of tundish and submerged entry nozzles (SENs) adversely impacts productivity and quality in the continuous casting of aluminum-killed steels. Clogging results from an accretion layer that develops on the inside surface of the nozzle and restricts steel flow. Current nozzle refractories often react with molten steel to form solid by products that promote clogging. Nozzle materials that are inert with the liquid steel or react with accretions to form liquid reaction products could inhibit or eliminate clogging. Static experiments were conducted to investigate the stability between calcium-based materials and aluminum-killed steel. The results indicate that both calcium titanate and calcium zirconate react with alumina to form calcium aluminates. However, only the reaction between alumina and calcium titanate yielded calcium aluminate chemistries that were molten at steel casting temperatures. Liquid reaction products are preferred since they would be removed from the nozzle by the steel flow, thereby preventing accretion formation and clogging.     

含钛焊丝钢冶炼工艺优化

本钢北营炼钢厂在开发高钛含量焊丝钢时,经常出现浸入水口结瘤、铸坯卷渣、钛收得率低等问题,特别是铸坯卷渣严重影响轧后盘条表面质量。分析认为,高熔点的Ti N、Ti O2及Al2O3非金属夹杂物是导致浸入水口结瘤的主要原因。通过控制钢中氮含量、强化精炼渣中脱氧、优化浇注过程工艺等有效手段,提高了高钛含量焊丝钢连浇炉数、盘条成材率等质量指标,优化效果显著。     

Casting Simulation of Calcium Titanate and Calcium Zirconate Nozzles for Continuous Casting of Aluminum-Killed Steels

The clogging of submerged entry nozzles (SENs) and tundish well nozzles is a common problem in the continuous casting of aluminum-killed steels. Clogging occurs when alumina attaches to the inside of the nozzle restricting the flow. This article explores the use of new nozzle materials that could prevent accretion growth through the formation of liquid phases at the inclusion-refractory interface. Casting simulation experiments were conducted using three nozzle refractory formulations: calcium titanate, calcium zirconate, and a 2:1 calcium titanate to calcium zirconate molar mixture. Nozzles fabricated from these materials cast more aluminum-killed steel without clogging than typical industrial alumina graphite nozzles. However, the nozzles constructed of calcium titanate dramatically outperformed alumina graphite, calcium zirconate, and the mixed nozzles. Microscopy investigation of spent nozzles found no accretion formation in the calcium titanate nozzles. The performance difference was due to the formation of a liquid calcium aluminum titanate phase, which prevented alumina accretions.     

提高方圆坯铸机连浇炉数的工艺及装备技术

 攀钢钒提钒炼钢厂2009年10月中旬投产的方圆坯连铸机单中间包连浇炉数较低,影响了炼钢生产组织。分析了浇注铝镇静钢水口堵塞原因,通过研究脱氧工艺、夹杂物变性处理工艺及优化二冷喷嘴结构与布置方式、改进拉矫设备及工艺,改善了钢水可浇性,提高了铸机拉速,铝镇静钢因水口堵塞造成的流次断浇率由投产初期的12.9%降至2.0%以下,单中间包连浇炉数由投产初期的4～5炉提高到7～10炉,硅镇静钢单中间包连浇炉数由6～9炉提高到8～14炉,从而保证了方圆坯铸机生产顺行,降低了生产成本。     

铝锆碳浸入式水口异常堵塞原因分析

对钢液微合金化钛处理后引起堵塞的铝锆碳质浸入式水口进行分析,结果表明:堵塞物质为铝酸钙和钙钛矿。铝酸钙有变质体中的析出相,也有水口内壁处的原位反应产物,还有钢液中内生夹杂物。中包渣渗有钛处理和铝处理后的残留物,改变了原有属性,导致水口边滞留,为新生高熔点物质铝酸钙提供了物质来源,新生和内生铝酸钙及钙钛矿共同引起水口结瘤导致堵塞。     

高拉速板坯连铸结晶器浸入式水口的水模型研究

利用染料示踪法,采用波高传感器和旋桨式流速仪在全比例水模型中研究了四种浸入式水口(A型:凹型,15°(上角度)-15°(下角度);B型:凸型,15°-15°;C型:凹型,40°-15°,D型:凸型,40°-15°)下板坯连铸结晶器内的流场和液面特征.发现采用凹型水口时结晶器液面的波动与表面流速均小于凸型水口.凹型水口F的表面流速变化的功率(频率为0.03~0.1Hz)比凸型水口小约50%,所以凹型水口更有利于减少结晶器内卷渣的发生.在高拉速条件下(拉速为1.8m·min-1,较大的水口出口上角度有利于抑制水口出口流股的漩涡流,进而减少剪切卷渣的发生.四种水口中C型水口条件下结晶器液面的表面流速最小,约为0.27m·s-1,为提高拉速留有较大余地,所以适合高拉速连铸的最佳浸入式水口为C型.      

上水口环形吹氩对中间包内渣眼形成的影响

 中间包上水口环形吹氩可以在塞棒周围形成清洗钢液的环形气幕，同时部分氩气泡随钢液进入上水口内，可以减少非金属夹杂物在水口内壁的黏附，起到防止水口堵塞的作用。然而，不合理的吹氩量会导致中间包内液面渣层受过强的气液羽流冲击而形成渣眼，使得钢液裸露并发生二次氧化，严重影响铸坯质量。采用标准 k ε 湍流模型研究中间包内流体流动，采用DPM模型和VOF模型耦合方法，研究上水口环形吹氩条件下渣眼的形成及演化规律。结果表明，上水口环形吹氩在塞棒周围形成较强的上升流，塞棒上部邻近区域存在多个涡流区；在钢液涡流的影响下，中间包液渣下层远离塞棒区域，上层向塞棒区域迁移；随着吹氩量的增大，平均湍动能增大，塞棒附近钢液速度逐渐增大，钢渣界面钢液速度先增大后减小，渣眼边缘钢液速度先增大后减小然后再增大，速度与垂直方向夹角逐渐减小；增大吹氩量，中间包熔池液面形成以塞棒为中心的渣眼，渣眼面积逐渐增大。试验条件下不产生渣眼的临界吹氩量为4.2 L/min，对应的钢渣界面最大速度为0.247 m/s，与垂直方向夹角为70°。     

连铸中间包水口堵塞机理及控制技术的发展

中间包水口堵塞问题严重影响连铸正常操作,造成铸坯卷渣、铸坯质量恶化,解决好中间包水口堵塞问题对于稳定连铸生产、提高铸坯质量具有重要意义。结合前人研究成果,总结了不同钢种、脱氧与精炼工艺条件下连铸中间包水口堵塞的机理,评述了钢液中夹杂物的生成、夹杂物向水口内壁面传递、粘附与沉积等因素对水口堵塞的影响机制,分析了各种防止水口堵塞控制技术的特点,提出了改善水口堵塞技术和理论研究方向。     

Ti对超低碳钢浸入水口堵塞的影响

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂2150 ASP中薄板坯铸机在浇注含Ti超低碳钢时水口堵塞严重的问题,分析了超低碳钢中Ti含量对水口堵塞的影响,通过优化RH工艺、顶渣改质、保护浇铸及提高耐材烘烤温度等措施,铸流换水口的频率由原来的平均1.7次/浇次降低到1.2次/浇次,单支浸入式水口的使用寿命由原来的平均88 min延长到119 min。