007改善鑄坯質(zhì)量的中間包冶金技術(shù)研究進(jìn)展

1、改善鑄坯質(zhì)量的中間包冶金技術(shù)研究進(jìn)展改善鑄坯質(zhì)量的中間包冶金技術(shù)研究進(jìn)展YogeshwarYogeshwarSahaiSahai教授教授俄亥俄州州立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院俄亥俄州州立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院美國(guó)俄亥俄州哥倫布美國(guó)俄亥俄州哥倫布4321043210摘要：摘要：2000年以來，世界鋼產(chǎn)量迅速增加。與此同時(shí)，連鑄坯產(chǎn)量達(dá)到了鋼產(chǎn)量的90%以上。連鑄生產(chǎn)中，中間包在控制鑄坯質(zhì)量方面發(fā)揮著十分重要的作用。本文介紹了連鑄生產(chǎn)中，改善鑄

2、坯質(zhì)量的中間包冶金技術(shù)進(jìn)展。鋼流控制、鋼水溫度控制、大容量中間包、鋼包和中間包鈣處理以及中間包熱循環(huán)利用等技術(shù)，這些技術(shù)可有效地改善鑄坯質(zhì)量。關(guān)鍵詞：連鑄關(guān)鍵詞：連鑄中間包中間包潔凈鋼潔凈鋼質(zhì)量質(zhì)量流場(chǎng)控制流場(chǎng)控制在鋼鐵生產(chǎn)過程中，連鑄作為重要環(huán)節(jié)被廣泛使用。2000年以來，世界鋼產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)。2007年，中國(guó)鋼產(chǎn)量已經(jīng)超過了4.89億噸，占世界鋼產(chǎn)量的36%。而世界鋼產(chǎn)量的90%以上都是通過連鑄生產(chǎn)的。與此同時(shí)，用戶對(duì)鋼鐵的質(zhì)量要求也

3、越來越高。因此，鋼鐵生產(chǎn)者首要關(guān)心的是鋼的潔凈度和成分控制。中間包是鋼鐵生產(chǎn)中的最后一個(gè)冶金容器，鋼水通過它注入結(jié)晶器。在中間包轉(zhuǎn)送鋼水過程中，鋼水將與渣、耐火材料以及空氣接觸。因此，為保證鋼水分配過程中的成分和質(zhì)量，合理的中間包外形設(shè)計(jì)和操作是十分重要的。在過去的二三十年，為了生產(chǎn)潔凈鋼，中間包冶金技術(shù)已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，本文將討論這些中間包冶金技術(shù)的進(jìn)展。鋼的質(zhì)量要求包括嚴(yán)格的成分控制、非金屬夾雜物數(shù)量少、尺寸小且分布均勻。為了滿足

4、嚴(yán)格的機(jī)械性能、特殊的延展性和耐用性要求，必需提高鋼水的純凈度。非金屬夾雜物包括氧化物、硫化物、氮化物、碳化物以及它們的化合物或合成物。在正常條件下，當(dāng)鋼水溫度低于凝固點(diǎn)以下時(shí)，鋼中的硫化物、氮化物和碳化物將要析出來。某些特殊的氧化物夾雜、硫化物和碳化物顆?？捎脕砜刂其摰娘@微組織以改善其性能。然而，大部分氧化物夾雜和硫化物夾雜都以大顆粒形式存在于鋼水中。如果這些大顆粒夾雜物不去除，將會(huì)增加給生產(chǎn)帶來困難且產(chǎn)品質(zhì)量降低。鋼包脫硫可減小硫化

5、物夾雜數(shù)量，以此來防止夾雜物進(jìn)入中間包。氧化物夾雜有兩種：外來夾雜和內(nèi)生夾雜。外來夾雜來源于鋼水的二次氧化、爐渣或耐火材料顆粒。內(nèi)生夾雜來源于鋼中游離氧與脫氧劑如鋁或硅的反應(yīng)產(chǎn)物。未聚集長(zhǎng)大的內(nèi)生夾雜物的尺寸非常小且不會(huì)對(duì)鋼水帶來不利影響。內(nèi)生夾雜的直徑一般小于50μm，而外來夾雜物的尺寸卻比較大。中間包的主要功能是將潔凈的鋼水按要求的流速、溫度和組成分配給各個(gè)鑄流。在提高鋼水質(zhì)量方面，要求中間包具有消除大型外來夾雜物的來源、避免內(nèi)生夾

6、雜物聚集長(zhǎng)大以及鋼水在傳送過程中可去除任何殘余夾雜物等功能。為達(dá)到這些目的，必須避免鋼水傳送過程中被空氣和鋼包渣二次氧化。為避免鋼包渣進(jìn)入中間包和中間包渣帶入結(jié)晶器，必須防止它們發(fā)生乳化以及被卷入鋼水中。最近出版的書中將詳細(xì)討論潔凈鋼技術(shù)和非金屬夾雜物[1]。1鋼水由鋼包流入中間包過程中的二次氧化和卷渣鋼水由鋼包流入中間包過程中的二次氧化和卷渣圖3AMEPAAMEPA傳感器探測(cè)到的下渣信號(hào)傳感器探測(cè)到的下渣信號(hào)[參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)5]5]

7、2中間包尺寸的影響中間包尺寸的影響中間包尺寸對(duì)提高鋼水質(zhì)量具有十分重要的影響。延長(zhǎng)鋼水在中間包中停留時(shí)間最有效方法是增大中間包容量。拉速一定時(shí)，中間包容量取決于鋼水的體積流量，容量大意味著鋼水在中間包的平均停留時(shí)間長(zhǎng)。增大中間包容量可以減少鋼水中大型夾雜物(簇狀三氧化二鋁)的數(shù)量，尤其是更換鋼包時(shí)。Tozaki等[6]將中間包容量由65t增大到85t，并進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，其結(jié)果如圖4和圖5。無論是在穩(wěn)定澆注條件還是在非穩(wěn)定澆注條件下，簇狀三

8、氧化二鋁夾雜物數(shù)量都有所減少。提高中間包液面高度另一個(gè)好處是更換鋼包時(shí)不需要進(jìn)行降拉速操作。因此，提高中間包液面高度，不僅可以提高鋼水質(zhì)量而且可以增加產(chǎn)量。Ishikura等[7]發(fā)表了在日本神戶鋼鐵廠進(jìn)行類似工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果，他們將該廠新建的4#連鑄機(jī)（中間包容量80t）與舊的3#連鑄機(jī)（中間包容量50t）進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，中間包容量為50t的連鑄機(jī)在1.4mmin拉速條件下生產(chǎn)鑄坯質(zhì)量與中間包容量為80t的連鑄機(jī)在2mmin的拉速條件下生產(chǎn)