中间包改造对Q5钢中显微夹杂物的影响.docVIP

中间包改造对Q5钢中显微夹杂物的影响 　　摘 要：某钢厂对中间包进行改造，在长水口的冲击位置安装稳流器控流装置，为了检验其效果，对中间包改造前后钢中显微夹杂物进行系统分析。模拟发现，夹杂物总去除率在10～17%；工业试验研究发现，钢中全氧平均含量比改造前降低44ppm，显微夹杂物含量比改造前降低34.5%，说明中间包改造取得了明显效果；但是，钢中氮含量有所增加，浇注过程中要做好保护浇注。 　　关键词：中间包；显微夹杂物；铸坯质量 　　中图分类号：TF701.3 文献标识码：A 　　中间包是连铸过程中比较重要的一个环节，它将钢包中成分、温度及洁净度都符合标准的钢液向一个或多个结晶器输送，实现钢液分配、稳定流注、保证连浇的功能[1]。此外，中间包还可以作为精炼容器，促使夹杂物上浮排除，并通过中间包覆盖剂吸收，改善钢液质量；如果操作不当，钢液在中间包内发生二次氧化、卷渣等，会降低铸坯质量[2-6]。由于当前对钢材质量的要求越来越高，中间包又是影响钢液洁净度的重要环节，所以中间包冶金技术的研究受到了极大的重视。 　　为了减少钢液对耐材的冲蚀，减少钢中夹杂物，增加中间包寿命，某钢厂对中间包进行改造，在长水口的冲击位置安置稳流器控流装置。通过对改造前后中间包中全氧、氮含量及显微夹杂物含量分布进行研究，对钢的洁净度进行评价，说明改造效果。 　　1试验条件及取样方案 　　实验钢种为Q195，钢主要成分如表1所示。中间包容量为40t，工作液面为850mm，浇注坯的断面为Φ270mm，拉速为0.9m？min-1，浇注温度为1803K。对改造前后的铸坯现场取样，取两个浇次的正常坯各三炉。 　　2试验结果分析 　　2.1中间包夹杂物的去除率 　　通过数学模拟中间包流场分析，优化前后方案中间包夹杂物去除率如图1所示。夹杂物总去除率比改造前有所提高，当量直径（40～80） μm的夹杂物，去除率整体提高了10～17%；当量直径在20μm以上的夹杂物，去除率均高于改造前，当量直径在20μm以下的夹杂物含量有所提高，说明中间包改造，有效降低夹杂物粒径，促进了大颗粒夹杂物的上浮排出。 　　2.2中间包夹杂物氧、氮含量 　　钢中非金属夹杂物大部分是氧化物夹杂，在一定程度上，全氧含量能反应钢中非金属夹杂物的数量，因此，钢中全氧含量也是评定钢液洁净度的重要指标。中间包改造前后铸坯中氧氮含量变化如图2所示。 　　由图2可知，中间包改造前，铸坯样中平均氧含量为180ppm，改造后平均氧含量降低到136ppm。说明添加稳流器的控流装置的中间包内，钢液流动状态改变，增加钢液停留时间，改善流场，均匀钢液成分和温度，促进夹杂物上浮排出；稳流器控流装置消耗一部分钢液湍动能，降低钢液对中间包壁的冲蚀作用，减少夹杂物来源，延长中间包寿命。但是，铸坯中氮含量从改造前37ppm增加到改造后43ppm，钢液浇注过程中，发生了二次氧化，需要改善保护浇注措施。 　　2.3中间包显微夹杂物含量 　　分别取中间包改造前后正常浇注批次的两块铸坯进行金相实验，每块铸坯金相样是沿铸坯厚度方向从内弧到外弧方向均匀切取8个10×10×10mm3立方体，分布统计显微夹杂物个数，平均后如图3所示。其中，1、2为改造前显微夹杂物含量，3、4为改造后显微夹杂物含量。 　　经分析可知，中间包改造前，铸坯中显微夹杂物平均含量42个/mm2，改造后，显微夹杂物含量为27.5个/mm2；改造后，显微夹杂物含量降低34.5%。说明中间包安装稳流器的控流装置后的钢液流场流动，能明显降低钢中显微夹杂物含量，有利于钢中显微夹杂物的碰撞、长大、上浮排出。 　　3结论 　　（1）通过模拟分析，优化后夹杂物总去除率比改造前有所提高，有效降低夹杂物粒径，说明中间包改造在理论上是可行的。 　　（2）工厂试验表明，中间包添加稳流器的控流装置后，铸坯样中平均氧含量由改造前的180ppm降低到136ppm；铸坯样中显微夹杂物平均含量降低34.5%。可见优化后的中间包内，钢液流场得到改善，均匀钢液成分和温度，促进显微夹杂物的碰撞、长大、上浮排出；同时消耗部分钢液湍动能，降低钢液对中间包壁的冲蚀作用，减少夹杂物来源，延长中间包寿命。但是，铸坯中氮含量从改造前37ppm增加到改造后43ppm，钢液浇注过程发生二次氧化，需要改善保护浇注措施。 　　（3）综上所述，中间包改造能有效改善钢液质量，降低显微夹杂物含量，但要注意保护浇注，提高浇注水平，防止二次氧化。 　　参考文献 　　[1] 胡礼刚，吴永涛，李正东 等. 连铸中间包流场控制优化[J]. 河南冶金， 2014，22（5）： 33-36，53. 　　[2] 殷雪，孙赛阳，孙彦辉 等.低碳铝镇静钢中间包浇注过程夹杂物的行为[J].钢铁，2014，49