连铸中包水口堵塞机理及改善措施.pdf

Vol 22 N04 October 2005 安徽工业大学学报 J．of Anhui University of Technology 第22卷第4期 2005年lO月 文章编号：1671—7872(2005)04—0643—03 连铸中包水口堵塞机理及改善措施 吴雄，杜晓建．王永胜．王庆祥 (武汉科技大学) 摘要：说明了水口堵塞的危害，描述了水日堵塞的类型，分析了水日堵塞的成因，提出了防止水日堵塞的方法。 关键词：连铸；中间包；水口；堵塞 中图分粪号：研77； 文献标识码：B Clogging Mechanisms and Improving Measures of Tundish Nozzle of CC WU Xiong，DU Xiao-jian，WANG Yong—sheng，WANG Qing-xiang (Wuhan University of Science and Technology) Abstract：The harmfulness of the nozzle clogging were shown，the types and the characteristics described．the cause analyzed and the preventing countermeasures proposed． Key words：continuous casting；tundish；nozzle；clogging 近年来，连铸技术在世界范围内得到了广泛的应用。然而，在连铸过程中水口堵塞能严重扰乱整个连铸 生产流程，引起浇铸过早结束，连浇炉数减少，连铸生产率降低，成本上升；堵塞物脱落还可能在钢中形成大 型夹杂物，致使铸坯质量下降。因此，研究水口堵塞成因，进而采取措施减少和消除水口堵塞，对连铸的增产 增效、铸坯质量的提高等具有很重要的意义。 11,1毯冀萎=?4：斜日水口堵塞的类型 孽～臀在连铸生产中，水口形状可分为种：斜毽．。掌 角人口水口，圆弧形人口水口，圆柱形入口水(a)斜角入口水口 W 盟篮 蚴圆弧人口水口 (c)圆柱人口水口(d)滑动水口 廖1承口及其堵塞的类型 种形式，如图1所示： 图l(a)，(b)表明，入口有一定角度和入口为圆弧形的水口在收缩段和圆柱段之间的过渡区对夹杂物沉 积最为敏感，这种堵塞方式已经在各种收缩角的情况下观察到了。在简单的圆柱形水口图1(e)中(这种形状 的水口一般在实验室进行浇注实验时采用)，堵塞通常发生在水口入口处。图1(d)表明夹杂物的沉积通常发 生在滑动水口流量凋节板背面处f1]。 1．2水口堵塞层结构 经显微镜观察，浸入式水口堵塞沉积物主要由3层组成9： (11于碳熔解而形成的大约500 fxm的脱碳层。 (2)紧靠脱碳层的主要是由A120，颗粒和玻璃相构成的100—300斗m厚的第一沉积层。 f3)与钢水接触的是几mm到几十mm厚的由Ak03和小钢珠构成的沉积层，水13堵塞主要由此层造成。 收稿日期：2005一)8-05 644 安徽工业大学学报 2005年 2永口堵塞物来源 水口堵塞物主要成份是AI：0，121。A120，的来源有以下几种： (1)水口材料与钢水反应生成的A120，。 水口材料与钢水反应生成A120，的反应层较薄，远不能达到堵塞水口的厚度，对水口堵塞有间接影响。 (2)扩散浸入到耐火材料中的0：与钢水中的AI反应生成的A1：0，。 水口烘烤温度过高时会出现此情况，水口耐火材料中的SiO：等成份被耐火材料中的c还原，增加了耐 火材料透气性，导致空气中0：穿过耐火材料氧化钢水中Al形成A1203。 2[AI]+31202=Alx03 (3)钢水中悬浮的A1：03，是堵塞物中A1：0，的主要来源圈。 3水口堵塞的形成 水口堵塞物主要来源于钢水中的Ako，等夹杂物，所以，水口堵塞的形成主要由钢水中夹杂物向水El壁 的传递和在水口壁的粘附二步骤组成。 3．1夹杂物的传递 钢水中的夹杂物要想在水口壁粘附，首先必须传递到水日壁上。堵塞首先发生在出现分流的部位。分流 区的铸流是紊流特点是频繁地逆向流动。涡流将夹杂物直接携带到水口壁。水口出口和入口处较其它地方 堵塞严重证实了这点。显然，水口的设计对夹杂物的传递起重要作用。必须避免水Et几何形状的突变，确保形 成层流，减少紊流。水口表面一旦覆盖上A1：0，沉淀物，就会促进注流中的固态夹杂的粘附”。所以要改善水口 的堵塞，首先要阻止夹杂物向水口壁的传递。 3．2夹杂物的粘附 理想情况是水口耐材不与钢水发生反应，然而，造成水口表面形成氧化铝沉淀的化学反应实际上总是存 在的。在连铸过程中，钢水接触水口时水口表面的氧化铝沉淀就促使钢水中的AIz0，夹杂物粘附到水口壁上。 AI：0，易于牯附在水口壁是因为A1203与钢水润