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连铸板坯气泡的成因及控制

汪红有;付强;杨丽

【摘要】在分析铸坯表面气泡形成原因的基础上,通过控制塞棒和中包上水口向结

晶器的氩气吹入量等相应措施,达到降低铸坯表面气泡数量的目的.措施实施后,铸坯

外观质量得以明显改善.

【期刊名称】《山西冶金》

【年(卷),期】2011(034)002

【总页数】3页(P55-57)

【关键词】连铸板坯;气泡;结晶器;吹氩

【作者】汪红有;付强;杨丽

【作者单位】唐山国丰钢铁有限公司,河北唐山063300;唐山国丰钢铁有限公司,河

北唐山063300;唐山科技职业技术学院,河北唐山063001

【正文语种】中文

【中图分类】TF704.6

唐山国丰钢铁有限公司生产的连铸板坯在轧制时偶尔发生边裂现象，边裂的连铸坯

经加热炉升温除磷后气泡数量高达20～30个/m，气泡深度1～3mm不等，以

连铸坯窄侧出现数量较多，并且在窄侧无规律间隔出现。为了降低铸坯气泡发生率，

提高产品质量，对有气泡的连铸板坯进行跟踪分析，提出解决问题的措施。

有关资料表明依据气泡位置，将露出表面的称之为表面气泡，不漏出表面的称之为

皮下气泡［1］。前者在未经清理的铸坯表面即可观察到，而后者只有在对铸坯表

面进行清理之后才可观察到。表面气泡的产生一般是因为钢中含有较高的气体（如

CO、H2）含量，在凝固过程中，钢中的CO和H2等气体的分压大于钢水静压力

与大气压力之和时，就会生成气泡。在浇注过程中过早地向结晶器内加入保护渣，

使之与钢水混合；用生锈的铁屑填入结晶器引锭头上；连铸中间包耐火材料未烘烤

干以及塞棒或水口吹入的氩气被凝固坯壳捕集等都是产生气泡的原因，当这些气泡

不能从钢中逸出时就会造成气泡缺陷。

由于部分原材料含有的大量的水在受高温分解后，其产物溶解于钢水形成［H］、

［O］。［O］在钢中形成氧化物夹杂，而原本在高温钢液中溶解度很高的[H]随

着钢液的冷却凝固在钢中溶解度逐渐降低，部分［H］析出，析出的氢形成小气泡，

未逸出铸坯表面的气泡形成皮下气泡，暴露在铸坯表面的细小气泡形成针孔状缺陷。

之所以产生此类气泡，一方面是因为钢水中氧含量高，另一方面是在冶炼过程中水

汽进入钢水［2］。

对连铸用原辅材料保护渣、覆盖剂、中包干式料等逐一多次进行抽检，抽验结果如

表1所示。

对各工序钢中［H］含量进行抽检，抽检结果如表2所示。

对发生气泡较严重的炉次取中包样及铸坯样做氧氮分析，结果如表3所示。

从表1至表3可以看出：连铸原辅材料水含量维持在较低水平；各工序钢中［H］

含量均符合工艺要求标准；连铸坯中氧含量、氮含量较低。说明铸坯大量气泡不是

由气体引起的。

皮下夹渣主要与结晶器保护渣的卷入有关，零星出现的气泡缺陷一般是此类原因导

致的。皮下夹渣缺陷主要是由于保护渣质量不好，容易形成坚硬渣壳，在结晶器液

面波动情况下卷入铸坯表面所致［3］。因此，水口出孔的形状及尺寸的变化、插

入深度的深浅、Ar气吹入量的多少、塞棒的失控以及拉速的突然变化等均会引起

结晶器液面的波动，导致夹渣。就其夹渣的内容来看，有未熔的粉状保护渣，也有

未来得及上浮被液渣吸收的A12O3夹杂物，还有吸收溶解了的高熔点A1203等。

唐山国丰钢铁公司一炼钢厂生产的铸坯中出现高密度的气泡，通过监测浇注过程发

现没有保护渣卷入现象发生，故可排除铸坯中的气泡是由皮下夹渣造成的。

在浇注过程中为了防止水口堵和二次氧化，在上水口和塞棒采用吹氩保护，氩气可

能进入钢水，被钢水捕捉形成铸坯表面气泡或皮下气泡。通过对现场跟踪气泡数量

统计分析发现，连铸坯两窄侧气泡数量较多，同时内外弧窄侧气泡数量无明显差异，

而连铸坯宽面中心位置基本上不存在气泡，现场跟踪数据如表4所示，现场跟踪

图片如图1、图2所示。

现场跟踪发现，只要在生产过程中进行吹氩，结晶器内就会有气体产生。由表4

及图1可以看出，气泡主要集中于铸坯两侧面，这种现象与连铸所使的用浸入式

水口的两侧孔可能存在对应关系。由此我们推测连铸坯大量气泡可能为上水口和塞

棒吹入氩气所致。

针对铸坯出现的气泡质量问题，第一炼钢厂对塞棒、上水口氩气孔进行封堵，采用

无吹氩工艺浇

通过实验跟踪数据可见，气泡是通入的氩气未能及时上浮所致。气泡直径一般在

2～5mm之间，主要分布在铸坯窄面角部的表层。皮下气泡形成的原因是