鋼非澆鑄潔凈分析

1、鋼非澆鑄潔凈分析     非穩(wěn)態(tài)澆鑄條件包括開澆、換包、停澆、拉速變化、結(jié)晶器液面波動(dòng)超過(guò)臨界值、浸入式水口堵塞及更換等因素，非穩(wěn)態(tài)澆注使結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)受到影響，可能造成保護(hù)渣卷入，鑄坯成分波動(dòng)，從而惡化鑄坯質(zhì)量。關(guān)于非穩(wěn)態(tài)澆鑄對(duì)鑄坯的影響，前人已做了不少研究，但是少有對(duì)非穩(wěn)態(tài)條件下的鑄坯系統(tǒng)取樣分析鋼中的氣體和成分。本文分析比較了頭坯、尾坯、換水口坯等的潔凈度變化情況，并就種非穩(wěn)態(tài)條件進(jìn)行對(duì)比，希望掌握非穩(wěn)態(tài)澆鑄鑄坯成分與潔凈度的波動(dòng)規(guī)律，來(lái)改善生產(chǎn)工藝操作。研究方法本次分析所取試樣是采用轉(zhuǎn)爐真空精煉板坯連鑄工藝生產(chǎn)的，要求具有良好的深沖性能和良好的

2、表面質(zhì)量，因此對(duì)、等含量要求盡可能低，其他成分含量要求控制在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)。所取試樣的中間包鋼水化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）見(jiàn)表。此次板坯規(guī)格：（寬）×（厚）在如圖位置取樣，然后加工。具體取樣方案是：頭坯、換水口坯取樣沿拉坯方向從頭到尾每隔取圖中所示試樣，在文中及圖中表述為距離頭部位置多少米，尾坯沿拉坯方向從尾到頭每隔取圖中所示試樣，在文中及圖中表述為距離尾部位置多少米，所取試樣尺寸為（長(zhǎng)）×（寬）×（厚）取樣后分析試樣厚度方向中心位置，也即鑄坯內(nèi)弧側(cè)位置的、含量和成分，然后與所取的正常坯平均水平作比較，評(píng)價(jià)其潔凈度水平。在鑄坯寬度位置上對(duì)頭坯、正常坯、換水口坯、大包

3、停澆坯、尾坯取樣，然后取其上表層進(jìn)行大樣電解，分析大型夾雜物。試驗(yàn)結(jié)果與分析含量分析在鋼液中，總氧為溶解氧與結(jié)合氧之和。對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼來(lái)說(shuō)，當(dāng)鋼液脫氧后，與溶解在鋼中的元素相平衡的溶解氧很低而且波動(dòng)不大，結(jié)合氧是以?shī)A雜物的形式分布于鋼中的。因此，可以用含量來(lái)代表鋼中顯微夾雜物的水平。在對(duì)頭坯、尾坯、換水口坯取樣分析后，與正常坯平均含量水平做對(duì)比，尋找其變化趨勢(shì)和規(guī)律，分析結(jié)果如圖所示。由圖可以看出，頭坯沿拉坯方向頭部含量最高，為正常坯水平倍左右；到距離頭部位置后急劇下降并開始穩(wěn)定在正常坯水平倍及以下，最低為正常坯含量的倍。沿拉坯方向，頭坯含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，潔凈度逐漸降低，頭坯頭部潔凈度最差。

4、頭坯中含量比較高的原因，一是開澆爐次中內(nèi)生夾雜物上浮沒(méi)能達(dá)到足夠充分；二是開澆時(shí)的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致有大量保護(hù)渣和耐材的卷入，外來(lái)夾雜物數(shù)量較多，隨著澆鑄的穩(wěn)定，含量逐漸降低。尾坯含量最高是在距離尾部處，為正常坯水平的倍，最低達(dá)到正常坯水平，波動(dòng)范圍相對(duì)頭坯較小。換水口坯的含量波動(dòng)范圍從正常坯水平到最高的正常坯水平倍，波動(dòng)范圍比尾坯大。尾坯、換水口坯含量波動(dòng)，主要是因?yàn)榉欠€(wěn)態(tài)澆鑄過(guò)程中拉速波動(dòng)，導(dǎo)致鑄坯卷渣等因素，導(dǎo)致鋼液潔凈度降低。頭坯表現(xiàn)有沿拉坯方向含量上升趨勢(shì)，但是整個(gè)頭坯含量仍然高于其他鑄坯，頭坯含量平均比其他鑄坯多以上。因此要提高潔凈度水平，一要使夾雜物盡量上??；二要穩(wěn)定耐材質(zhì)量，盡量減

5、少外來(lái)夾雜物。氮含量分析由于鋼中固溶碳和固溶氮嚴(yán)重?fù)p害鋼的塑性應(yīng)變比，因此對(duì)于冶煉鋼來(lái)說(shuō)，氮的控制是一件非常重要的事情。對(duì)頭坯、尾坯、換水口坯取樣分析后，與正常坯平均氮含量水平做對(duì)比，結(jié)果如圖所示。圖顯示，頭坯沿拉坯方向氮含量呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，從距離頭坯處開始氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于，達(dá)到判定標(biāo)準(zhǔn)，但是整個(gè)頭坯氮含量都在正常坯水平的倍及以上，遠(yuǎn)高于其他鑄坯的平均水平。尾坯氮含量最高是在離尾部處，為正常坯水平的倍，最低達(dá)到正常坯水平，波動(dòng)范圍相對(duì)不大，氮含量與含量呈現(xiàn)良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明尾坯保護(hù)澆鑄做得比較到位。換水口坯氮含量波動(dòng)范圍從正常坯水平的到倍，波動(dòng)范圍也不大，說(shuō)明在換水口過(guò)程中保護(hù)澆鑄也做得

6、比較好。頭坯氮含量高于中包氮含量的檢驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明在開澆時(shí)有空氣卷入，鋼水從中間包到結(jié)晶器過(guò)程中發(fā)生吸氣，這與含量高也可以對(duì)應(yīng)起來(lái)，此時(shí)高的原因一是發(fā)生二次氧化，二是耐材等外來(lái)夾雜物卷入。尾坯、換水口坯含量有波動(dòng)，而氮含量波動(dòng)較小，說(shuō)明此時(shí)保護(hù)澆注比較好，沒(méi)有外部空氣卷入，此時(shí)升高的原因主要是外來(lái)夾雜物導(dǎo)致。碳含量對(duì)比碳作為鋼中的間隙原子，對(duì)鋼來(lái)說(shuō)是有害元素，要求控制其含量越低越好，取樣分析后碳含量結(jié)果如圖所示。從分析結(jié)果可知，頭坯整體碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)都高于判定目標(biāo)，因此頭坯必須改判為其他鋼種。碳含量最高的是在最頭部，達(dá)到正常坯水平的倍，從頭坯頭部到距離頭部處，頭坯碳含量直線下降到正常坯水平的倍。頭坯

7、的碳含量沿拉坯方向整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在距離頭部、處，碳含量波動(dòng)較大，原因是外來(lái)夾雜物中含有碳，外來(lái)夾雜物帶入所致。尾坯碳含量波動(dòng)范圍也比較大，從最低的正常坯水平的倍到最高的距離尾坯尾部位置處的正常坯水平的倍，波動(dòng)水平?jīng)]有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。換水口坯碳含量波動(dòng)從正常坯水平的倍到正常坯水平的倍，波動(dòng)范圍較大。經(jīng)過(guò)分析澆鑄過(guò)程中所用耐材可知，鋼從結(jié)束到鑄坯形成過(guò)程中的主要增碳來(lái)源在于：）中間包工作層的損毀與脫落；）中間包加覆蓋劑卷入；）結(jié)晶器保護(hù)渣卷入。這些來(lái)源在連鑄過(guò)程中除采用低碳材質(zhì)外，無(wú)法避免使用。因此為減少非穩(wěn)態(tài)澆鑄造成增碳，要盡量避免澆鑄過(guò)程中的非穩(wěn)定狀態(tài)。含量對(duì)比鋼中除了脫氧外，還有細(xì)化

8、晶粒，改善韌性等作用，因此要盡量保證鋼中含量穩(wěn)定。從圖中可以看出，頭坯中含量波動(dòng)范圍從正常坯的倍到倍，尾坯中含量波動(dòng)范圍從正常坯的倍到倍，換水口坯含量最低為正常坯的倍，最高位正常坯的倍。根據(jù)分析數(shù)據(jù)可得，除頭坯距離頭部范圍內(nèi)之外其余鑄坯都符合判定標(biāo)準(zhǔn)。頭坯沿拉坯方向呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，跟含量對(duì)比正好吻合，這是因?yàn)殇X鎮(zhèn)靜鋼鋼中存在鋁氧平衡，含量高時(shí)，含量就低；含量低時(shí)，含量就高。頭坯含量高，對(duì)鋁的燒損較大，導(dǎo)致含量較低。鈦含量對(duì)比對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)，通過(guò)適當(dāng)?shù)拟佁幚砗螅摰乃苄詰?yīng)變比大大增加。從圖中可以看出，頭坯合金鈦含量波動(dòng)范圍從正常坯水平的倍到倍，整體偏低，尾坯合金鈦含量波動(dòng)范圍從正常坯水平到正常坯水平的

9、倍，換水口坯鈦含量波動(dòng)范圍從正常坯水平的倍到正常坯水平的倍，除頭坯外，都在目標(biāo)成分附近波動(dòng)，且波化范圍不大，說(shuō)明拉速波動(dòng)對(duì)合金也有一定的影響。頭坯鈦含量沿拉坯方向有下降趨勢(shì)，尤其是頭部范圍內(nèi)特別明顯，這與的變化趨勢(shì)一致且與含量相互吻合，其變化原因與變化原因一致。大型夾雜物分析鋼中大型夾雜物雖少，但對(duì)鋼材的質(zhì)量影響可能是致命的，因此生產(chǎn)潔凈鋼的重要目標(biāo)之一就是去除大型夾雜物。對(duì)頭坯、正常坯、換水口坯、大包停澆坯、尾坯分別進(jìn)行取樣，然后進(jìn)行大樣電解，電解結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出，頭坯中的大型夾雜物總量最高，達(dá)到（），其次是尾坯，（），然后是換水口坯、（），再次是大包停澆坯（），而正常坯分別為、

10、（）。由于鋼中的大型夾雜物主要是外來(lái)夾雜物，各種非穩(wěn)定狀態(tài)帶來(lái)的大型夾雜物與正常坯比較，非穩(wěn)態(tài)澆鑄對(duì)鑄坯質(zhì)量影響之大。從以上分析可知，為保證鋼穩(wěn)定性，要做到以下幾個(gè)方面：）保證中包本體耐材、中包覆蓋劑、結(jié)晶器保護(hù)渣質(zhì)量，使用低碳、低氮耐材，防止含量增加和增碳；）盡量減少非穩(wěn)態(tài)澆鑄，保持穩(wěn)定澆鑄。結(jié)論）頭坯、含量比其他鑄坯高，且沿拉速方向呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，含量都在正常坯水平倍及以上，平均比其他鑄坯多以上，氮含量在正常坯水平的倍以上，比其他鑄坯高以上，頭坯碳含量整體超過(guò)判定標(biāo)準(zhǔn)，、含量比其他鑄坯低，且沿拉速方向呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，尤其是頭部范圍內(nèi)比較明顯。）尾坯、換水口坯含量最低時(shí)都是正常坯水平，最高分別達(dá)到正常坯水平的倍和倍，氮含量波動(dòng)范圍分別為正常坯水平的倍到倍和倍到倍；波動(dòng)比較大，分