CN104785737B - 一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，通过改进塞棒头部形状，水口外形尺寸及调整覆盖剂加入方式方法，采用降低结晶器冷却强度的方式可消除此缺陷。该方法提高了成品率；同时由于修磨量减少，相应砂轮损耗、修磨时间损耗以及人工成本均有较大幅度降低。

Description

一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法

技术领域

本发明涉及一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法。

背景技术

连铸坯表面金属颗粒缺陷多位于连铸坯内外弧中间部位，表现为团簇状或单颗粒状，颗粒多为圆体，直径≤1.5mm，颗粒与基体相连。含金属颗粒缺陷连铸坯在热连轧加热除鳞过程较难去除，未去除颗粒轧制过程受碾压形成两头尖，长度根据冷板厚度有所不同的柳叶状缺陷，缺陷影响成品率。此缺陷国内外尚未有过报道，对其成因分析并解决此缺陷需从基础工作做起。此问题自2011年影响至今已有4年多，受此缺陷影响，连铸坯无修磨率月均降低24.5%，修磨损失量月均110.25吨。因此有必要研究清楚连铸坯表面金属颗粒缺陷产生原因并提供一种可消除的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，提高了成品率。

本发明提供了一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，其特征在于：

（1）采用双层覆盖剂

对含金属颗粒炉次及不含金属颗粒炉次结晶器保护渣液渣样取样分析，结果表明，含金属颗粒炉次液渣中Al₂O₃、Cr₂O₃含量分别为8.29%、1.42%，相比不含金属颗粒缺陷炉次分别高0.223%、0.207%，尤其Al₂O₃，含金属颗粒炉次液渣相比原渣高2.0%，浇注过程存在钢水二次氧化。钢水二次氧化产生的大量Al₂O₃进入熔渣易生成钙铝黄石（2CaO.Al₂O₃.SiO₂）和霞石（Na₂O.Al₂O₃.2SiO₂），导致熔渣致密度变差，为金属颗粒产生提供前提条件。

为此对中间包覆盖剂碱度及加入方式进行了调整，以提高其吸附夹杂物能力及防止中间包钢水氧化。设计前后覆盖剂成分见下表：

覆盖剂加入方法由原单层加入调整为双层，除加入上表优化后碱性覆盖剂外，尚在其上覆盖一层高镁质高熔点覆盖剂。经过优化，对精炼后、连铸中间包、结晶器及铸坯分别取样，利用氮氧分析仪分析T.[O]含量变化，结果表明精炼结束至中间包过程二次氧化程度明显减小，结晶器、铸坯T.[O]含量低于30ppm。

（2）一次冷却水优化

采用降低结晶器一次冷却水强度的方法，有助于提高结晶器液面钢液温度，提高保护渣的化渣速度，可稳定液渣厚度，均匀初生坯壳冷却，形成厚度均匀的坯壳。结晶器宽面冷却水量由原4300L/min减少为4000L/min，结晶器窄面冷却水量维持410L/min不变。

（3）设置新水口

采用水模试验，开发上倾10°、水口侧孔面积与中孔面积比值为1.94、V形底槽的梯形水口，可实现结晶器内钢流上流股稳定均匀循环，既可提高结晶器液面温度，又可防止液面卷渣。

（4）设置新塞棒

因含金属颗粒缺陷炉次浇钢过程结晶器液面翻腾严重，开始怀疑与液面波动有关，后对浇注完毕塞棒***检查发现，现场使用塞棒头部开孔，浇注完毕后开孔部位充满钢柱，钢柱为浇注结束连铸中间包盲板终止浇注后钢液回灌至塞棒内部所致。根据Fluent射流器负压产生机理研究结果，连铸浇钢过程连铸中间包塞棒头部类似于射流器，塞棒头部开眼部位类似于引射流体与工作流体混合部位形成的喷口，钢液为工作流体，开孔塞棒内部气体为引射流体。Fluent射流器负压产生机理指出，内部负压与射流速度、管道直径有关，射流速度越大、管道直径越小，负压值越大，浇钢过程浇注速度增加，塞棒头部产生负压增大，塞棒内孔气体被强行吸入结晶器现象越发明显。

空气被吸入结晶器内除造成钢水二次氧化生成B类夹杂物外，气泡上浮通过钢渣界面，当气泡体积达到一定值即气泡自身浮力大于气泡-钢液之间表面张力时，钢液会随气泡上浮进入液渣层，大部分被带入的钢液会因与气泡脱离而重新回归结晶器钢液，只有少量钢液受自身表面张力作用迅速形成球形以便降低其表面自由能，成球状液滴尚未来得及回归钢液就因上流股作用回卷至靠近水口部位，带有钢珠的液渣在水口两侧进入弯月面，部分进入渣条，部分受液渣通道压力挤压作用进入初生坯壳形成表面金属颗粒。

因此为防止浇钢过程塞棒头部吸气，特对塞棒头部进行改进，由原空心设计调整为实心设计，杜绝结晶器内气泡产生。

本发明的创新点主要体现在：

a.采用双层覆盖剂，以提高其吸附夹杂物能力及防止中间包钢水氧化。

b.一次冷却水优化，采用降低结晶器冷却强度方法，有助于提高结晶器液面钢液温度，提高保护渣化渣速度。

c.开发新水口，上倾10°，水口侧孔面积与中孔面积比值为1.94。可实现结晶器内钢流上流股稳定均匀循环，既可提高结晶器液面温度，又可防止液面卷渣。

d.开发新塞棒，使用无孔塞棒。为防止浇钢过程塞棒头部吸气，特对塞棒头部进行改进，由原空心设计调整为实心设计，杜绝结晶器内气泡产生。

本发明提供的消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，提高了成品率；同时由于修磨量减少，相应砂轮损耗、修磨时间损耗以及人工成本均有较大幅度降低。

附图说明

图1为实施例1中取样部位与全氧含量关系图。

图2为水口侧孔的结构示意图。

图3为塞棒的结构示意图。

图中1为棒体，2为棒头，3为中孔，4为前中孔。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

以304系不锈钢为例，浇注规格200mm×1235mm，浇注过程如下：

4.1 连浇第一炉大包开浇至中包重量18吨，加入低熔点高碱度覆盖剂180kg，待浇钢速度达到0.80m/min后，加入高熔点高Mg质覆盖剂50kg，浇注过程按每炉添加高熔点高Mg质覆盖剂30-50kg进行补加。浇注过程取LF出站前钢样、中间包钢样、结晶器钢样及铸坯样，使用化学法分析全氧含量，分析结果见图1，结果表明新覆盖剂加入方法即能有效防止钢水二次氧化，又可充分吸附钢水氧化夹杂物。

4.2 使用改进型水口：

水口的结构：

改进前水口侧孔形状为椭圆形，椭圆形的长、短轴长度分别为70mm、55mm；

改进后水口侧孔形状为等腰梯形，如图2所示，梯形的上边长为55mm，下边长为25mm，高为75mm。该梯形的倾角为10°，水口侧孔面积与水口中孔面积比值为1.94。

新水口的设计，可实现结晶器内钢流上流股稳定均匀循环，既可提高结晶器液面温度，又可防止液面卷渣。

4.3 使用改进型塞棒

塞棒的结构：

改进前塞棒内部设有通孔，该孔通往棒头底部，中孔直径为34mm，底部的前中孔直径为5mm，前中孔高度为100mm，中孔到前中孔平滑过渡。

改进后塞棒内部设有中孔，中孔直径为34mm，中孔到前中孔平滑过渡，前中孔直径为5mm，前中孔高度为40mm。

本发明对塞棒头部进行改进，由原空心设计调整为实心设计，杜绝了结晶器内气泡产生。

4.4结晶器冷却水宽窄面水量设定分别为4000L/min、410L/min，浇注速度设定为1.30m/min：

所述宽面指结晶器内外弧面，与铸坯宽面对应，窄面指结晶器左右窄面，与铸坯窄面对应，浇注速度设定为1.30m/min。

浇注完毕检查连铸坯表面，表面未发现金属颗粒缺陷，铸坯表面良好。

应用本发明后，连铸坯表面金属颗粒缺陷比例降至6.5%，月减少修磨损失量81吨，月减少修磨时间180小时。月均产生效益150万元，每年可产生效益1800万元。

Claims (3)

1.一种消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，其特征在于：

（1）采用双层覆盖剂

覆盖剂加入方法由原来的单层加入调整为双层加入，先加入碱性覆盖剂，然后在其上覆盖一层高镁质高熔点覆盖剂；

所述碱性覆盖剂的成分为：w(SiO₂)：8.0-11%；w (Al₂O₃)：25-31%；w (CaO)：42-50%；w(MgO)：3.5-7.5%；w (Na₂O)：≤1.0%；w (C)：2.5-5.0%；碱度：4.0-6.0；

（2）一次冷却水优化

采用降低结晶器一次冷却水强度方法；一次冷却水优化的具体操作方法为：结晶器宽面冷却水量由原4300L/min减少为4000 L/min，结晶器窄面冷却水量维持410L/min不变；

（3）设置水口

采用水模试验，开发上倾10°、侧孔面积比中孔面积大、V形底槽的梯形水口；

（4）设置塞棒

对塞棒头部进行改进，由原空心设计调整为实心设计。

2.根据权利要求1所述的消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，其特征在于：所述水口的结构为水口侧孔形状为等腰梯形，梯形的上边长为55mm，下边长为25mm，高为75mm；该梯形的倾角为10°，水口侧孔面积与水口中孔面积比值为1.94。

3.根据权利要求1所述的消除连铸坯表面金属颗粒缺陷的方法，其特征在于：所述塞棒的结构为内部设有中孔，中孔直径为34mm，中孔到前中孔平滑过渡，前中孔直径为5mm，前中孔高度为40mm。