連鑄鋼水的吹氣攪拌

連鑄鋼水為什么要進(jìn)行吹氣攪拌

從煉鋼爐出到鋼包的鋼水，在鋼包內(nèi)鋼水溫度分布是不均勻的，由于包襯吸熱和鋼包表面的散熱，在包襯周?chē)撍疁囟容^低，而鋼包中心區(qū)域溫度較高。如25t鋼包，上、下層溫差為70～100℃，50t為60～70℃，150t為40～50℃。這樣如把鋼水注入中間包，由于中間包襯的吸熱再加上鋼包底部鋼水溫度較低，就會(huì)造成中間包鋼水溫度降低過(guò)大而接近液相線溫度，導(dǎo)致水口凍鋼，澆注中斷。另外，鋼包上、下部鋼水溫度低而中間溫高的特點(diǎn)，也會(huì)導(dǎo)致澆注過(guò)程中中間包鋼水溫度前、后期低，中期溫度高，這樣會(huì)引起結(jié)晶器坯殼生長(zhǎng)厚度的不均勻性，同時(shí)對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量也有不利影響。

因此，各廠都規(guī)定供給連鑄的鋼水必須進(jìn)行鋼包吹氣攪拌，以使?jié)沧⑦^(guò)程中鋼水溫度穩(wěn)定均勻。吹氣攪拌已成為保證連鑄鋼水質(zhì)量必要的技術(shù)措施。

鋼包吹氣攪拌鋼水的目的：

(1)均勻鋼水溫度：對(duì)25t鋼包吹氬攪拌鋼水試驗(yàn)表明，吹氣lmin降溫約10℃。吹氣攪拌后澆注前、中期中間包鋼水溫度差平均為3℃；而未吹氣攪拌的爐次，前、中期鋼水溫差為14℃。這說(shuō)明吹氣攪拌促使鋼包上、下鋼水溫度的均勻。

(2)均勻鋼水成分：出鋼時(shí)在鋼包內(nèi)加入大量的鐵合金(如錳鐵、硅鐵、鉻鐵等)，吹氣攪拌可使鋼水成分均勻。

(3)促使夾雜物碰撞上浮，如30t鋼包吹氬3min，氧化物夾雜平均減少28％，總氧含量降低17.5％。

吹氣時(shí)，鋼中氫含量變化不大。吹氣壓力和流量的控制應(yīng)以不使鋼水裸露翻騰為原則，否則鋼水二次氧化嚴(yán)重，會(huì)使鋼中氮和夾雜物含量有所增加。

鋼包吹氣攪拌有哪些方法

最常用的是在車(chē)間內(nèi)設(shè)立吹氣站。鋼水吹氣攪拌有兩種方法：

(1)鋼水塞棒頂吹氣法：要求設(shè)立固定的吹氣站。此法操作穩(wěn)定，便于加廢鋼調(diào)溫，還可進(jìn)行噴吹粉劑或喂絲等操作。

(2)多孔磚底吹氣法：此法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，不占固定的操作場(chǎng)地和額外的操作時(shí)間，可以在出鋼過(guò)程或運(yùn)輸途中吹氬，甚至可以直接就在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上吹氣攪拌。在相同吹氣條件下，均勻鋼水溫度和成分效果最佳。但缺點(diǎn)是，透氣磚易堵塞，與鋼包壽命不同步。透氣磚處有漏鋼的危險(xiǎn)性。

目前國(guó)內(nèi)大部分廠還是使用鋼包頂吹法，應(yīng)根據(jù)本廠生產(chǎn)條件，因地制宜地選擇吹氣方法。

爐外精煉方法如噴吹、電磁攪拌、真空處理等都是具有攪拌鋼水的功能。采用任何一種爐外精煉的方法都可取代單一的鋼包吹氣攪拌法。同時(shí)鋼包底吹氬攪拌與其他技術(shù)配套可組成新的爐外精煉工藝。

鋼包吹氣位置應(yīng)如何選擇

向鋼包內(nèi)吹氣位置的不同，鋼水?dāng)嚢栊Ч麜?huì)有所不同。用水力學(xué)模型試驗(yàn)表明，鋼包中心吹氣和偏離鋼包中心(吹氣點(diǎn)離鋼包中心半徑的0.5～0.7處)吹氣對(duì)鋼水的攪拌效果是：

(1)鋼包中心底吹氣比偏心吹氣更有利于鋼包頂渣和鋼水的反應(yīng)。

(2)偏心底吹氣造成鋼渣乳化程度低，而中心底吹氣造成乳化程度高，因此偏心底吹氣有利于夾雜物排除。

(3)偏心底吹氣有利于鋼包內(nèi)部鋼水的混合和溫度的均勻化以及夾雜物排除。而鋼包中心底吹氣有利于鋼包渣金之間的反應(yīng)，有利于頂渣的脫硫反應(yīng)。

因此，選擇鋼包底吹氣位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼包處理的目的來(lái)決定。如是以均勻鋼水溫度和成分為主要目的，則以鋼包偏心吹氣攪拌為好。

對(duì)于鋼包塞棒頂吹氣，其攪拌效果還與塞棒浸入鋼水深度有關(guān)，插入越深，其攪拌效果就越好。

鋼包吹氣攪拌韻吹氣流量和吹氣壓力如何確定

吹氣流量和壓力的選擇是影響鋼包吹氣攪拌效果的一個(gè)重要參數(shù)。吹入鋼水中的氣體，分散成無(wú)數(shù)的小氣泡而上浮，同時(shí)，在高溫鋼水中氣體被加熱而膨脹，這樣產(chǎn)生的上浮力，抽引相當(dāng)于吹入氣體體積50～100倍鋼水進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，從而產(chǎn)生了強(qiáng)烈的攪拌作用。隨著吹氣量的增加，攪拌強(qiáng)度增大。然而吹氣量的增加是有一個(gè)臨界值的。如果吹氣量超過(guò)某一臨界值，吹入的氣體從鋼包底部向上部形成所謂貫穿流，容易引起鋼水發(fā)生噴濺，加重了鋼水的二次氧化，減輕了攪拌強(qiáng)度。

吹入的氣量是與吹氣壓力、吹氣噴嘴結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)的，可由試驗(yàn)決定。在生產(chǎn)中人們通常根據(jù)不沖破鋼包渣層裸露鋼水為原則來(lái)確定吹氣量和吹氣壓力。如70t鋼包，底吹氬量為0.3Nm³/min左右，吹氬3～5min，鋼中總氧含量減少40～60％。35t鋼包塞棒頂吹氬，吹氬壓力0.2～0.3MPa，流量0.1～0.2m3/min。吹氬耗量一般在0.10～0.5Nm³/t鋼。

吹氣攪拌時(shí)間應(yīng)大于鋼水溫度和成分混勻時(shí)間，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，吹氣攪拌3～5min就可滿足要求。

鋼包吹氣種類(lèi)的選擇應(yīng)注意什么

在生產(chǎn)中使用鋼包攪拌的氣體有惰性氣體氬(Ar)和不活潑氣體氮(N²)。氬氣不溶解于鋼水，也不與任何元素發(fā)生反應(yīng)，是一種理想的攪拌氣體。但氬氣成本高，約為氮?dú)獬杀镜?～10倍。而用氮?dú)鈹嚢栊Чc氬氣一樣，且氮?dú)獗阋恕Ｈ欢诟邷叵碌苋芙庠阡撍校芘c鋼中的一些元素生成氮化物影響鋼質(zhì)量，因而使用氮?dú)庾鳛閿嚢铓怏w受到了一定的限制。

因此，生產(chǎn)上鋼包吹氣攪拌廣泛采用氬氣，僅有少量鋼種如含氮的鉻、錳低合金鋼或高鉻合金鋼可用氮?dú)庾鳛閿嚢铓怏w。