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铸坯表面气泡缺陷的控制实践
本文阐述了连铸坯表面气泡产生的原因,经分析主要是钢水吸收外界气体和
水蒸气进入钢水中受热分解所致,通过严格控制保护渣、覆盖剂等原料水分,调
整氩气流量等措施,铸坯气泡缺陷已经等到有效解决。
标签:连铸坯;气泡;控制实践
1前言
在炼钢生产过程中,气泡是铸坯表面质量主要缺陷之一。各钢厂不同程度的
都会出现气泡缺陷,带有气泡缺陷的铸坯在轧制过程中容易产生裂纹等废品,严
重影响了生产连续稳定性,同时也影响了企业的市场形象。
2气泡定义及产生机理
2.1气泡定义
在铸坯表皮以下,沿柱状晶方向生长的孔洞称为气泡。接近于铸坯表面,相
对比较小的气泡且密集分布的称之气孔。根据气泡位置,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。
铸坯表面气泡形貌
2.2气泡产生机理
铸坯皮下气泡也就是所谓的皮下夹渣,主要是由于保护渣质量不稳定,容易
结壳,在结晶器液面有波动的情况下被卷入钢中所致。此类气泡一般零星出现。
铸坯表面气泡也就是钢中气体存在形成的气泡,此类气泡一般是钢水在凝固
过程中,钢中的O、H、N和C等元素在凝固界面富集,当其生成的CO、H2和
N2等气体的总压力大于钢水静压力和大气压力之和时,就会有气泡形成。
3钢水中气体来源
实际生产中,气体主要通过两种途径进入钢水中:一是钢水吸收外界气体;
二是外界水蒸气进入钢水受热分解。
3.1外界气体
外界气体是指空气、保护性气体以气态形式进入钢中的气体。转炉出钢合金
化、LF供电、喂丝钢水大翻、连铸敞开浇注或者保护浇注装置有缝隙,都会吸
入大量空气。
在气、液界面空气中氧分子、部分氮分子会溶解进入钢中,增加了钢中[O]、
[N]含量。空气中的部分CO2会与钢中C、Si、Mn、Al等发生反应,生成金属
氧化物和一氧化碳气体。
3.2外界水蒸气
外界水蒸气来源主要是指:转炉、精炼设备漏水;合金、渣料、保护渣和覆
盖剂等物料潮湿水分超标;连铸机二冷风机能力不足,蒸汽从结晶器盖板冒出,
冷却后进入结晶器内;中间包等耐材烘烤不良。
3.2.1设备漏水
设备漏出的水进入钢液受热变为水蒸气,同时也就增加了水蒸气的分压。炉
气中的水蒸气分压越大,钢液中含氢量也会越高。钢水浇注冷却后,气体溶解度
下降,大量气体析出,造成铸坯出现皮下气泡缺陷。
3.2.2原料水分超标
由于部分与钢水直接接触的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]和[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]隨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。
3.2.3二冷蒸汽
连铸过程,铸机水冷系统产生水蒸汽,由于抽风机能力不足,水蒸汽会沿铸
机上升,在结晶器上盖板下表面凝成水滴,从结晶器铜板上口边沿流入结晶器,
进入结晶器保护渣,甚至部分水蒸汽从组合式结晶器角缝进入并上升,进入保护
渣中,导致保护渣湿润,并在弯月面结渣,造成连铸不顺。这部分水蒸汽,会有
一部分能进入烧结层,分解成[H]、[0]原子,透过溶渣层最后进入钢液。
3.2.4耐火材料中的水
塞棒等耐火材料烘烤效果不良,浇次头几块铸坯,甚至第一炉整炉会发生气
泡缺陷。这是因为耐材与高温钢水接触后,藏在耐材中水蒸汽受热挥发出全部进
入钢中变成H]、[O]原子,部分形成CO和H2气泡,另外会生成部分氧化物夹
杂。随着浇注的进行铸坯气泡会逐渐越少。另外铸坯头坯出现气泡缺陷也有可能
是开浇保护浇注效果不良,导致钢水二次氧化造成的。
4试验对比
调整连铸保护浇注氩气流量:
针对铸坯产生气泡缺陷,首先调整了塞棒、上水口氩气流量,在原有氩气流
量的基础上分别进行调大、调小、完全关闭的试验。试验结果表明,氩气流量调
大,铸坯气泡呈增多趋势;调小后气泡略有减少,但是未能完全消除;完全关闭后
气泡无明显变化。
5消除铸坯气泡的措施
①加强对保护渣、覆盖剂等原料的水分抽查;保护渣使用前放入烤箱内烘烤;
②在保证水口不堵塞和结晶器液渣层活跃的前提下,减少氩气吹入量;③水口的
插入深度以钢液面微动为
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