【doc】板坯连铸过程中水口堵塞的分析与解决措施
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【doc】板坯连铸过程中水口堵塞的分析与解决措施
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铸造行业浇铸操作异常及其对策
【 来源：鼎昇电炉 】&&【 发布时间： 】&&【 浏览次数：1379】
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1、钢包滑动水口故障（漏钢或无法控流） 现象：钢水从滑动水口某处漏出，或者滑板打开后无法控制和关闭。 原因：因耐材质量、安装时滑板间隙过大，结合部泥料未填实，以及电气、液压故障导致。 措施：如果漏钢不严重，可维持浇钢，或以中间包溢流来平衡拉速，但都是以不损坏设备为前提。反之，应立即将钢包开离浇铸位置。 2、中间包故障 2.1开浇自动流钢 现象：当钢包开浇后，钢水随即从中间包流出。 原因：塞棒头与水口碗配合不严，或存在异物。 措施：打开塞棒，正常启动拉矫机。 2.2中间包开浇后控制失灵 现象：中间包开浇后1min内钢流控制失灵，结晶器内钢水迅速上涨。 原因：钢水温度过低，塞棒头结冷钢，塞棒与水口之间有异物，塞棒机构失灵。 措施：瞬时提高拉速，关闭钢包，减少中间包注入结晶器的钢流，在此期间反复开关塞棒，试行关闭。 2.3浇铸过程中控流失灵 现象：浇铸过程中不能控流，结晶器液面上涨。 原因：浇铸时间过长，耐材侵蚀过快，电气、液压故障。 措施：短时间提高拉速，同时关小钢包钢流。 2.4浸入式水口和座砖间隙漏钢 现象：钢水从水口和座砖之间流出。 原因：水口安装不符合要求、耐材质量、浇铸时间过长。 措施：立即关闭钢包，打开中间包，停止浇铸，以防中间包大漏。 2.5浸入式水口穿、裂 现象：浸入式水口部分穿孔或开裂，钢水流出。 原因：耐材质量、浇铸时间过长。 措施：用钢条或铝条塞住孔洞，用泥料抹于裂纹处，同时降低中间包钢水高度和拉速。如果达不到预期效果，则停止发生问题流的浇铸。 2.6水口逐渐堵塞 现象：虽然塞棒全部打开，但结晶器钢液面逐渐下降。 原因：钢水温度过低、中间包预热不良、由Al2O3沉积引起堵塞。 措施：降低拉速，迅速打开或关闭塞棒以冲洗水口内沉积物。如果效果不好，则继续降低拉速，直到完全堵塞。 2.7水口突然堵塞 现象：结晶器钢液面突然下降。 原因：水口被耐材碎片堵塞，如塞棒头及内衬等局部脱落所致。 措施：如上处理，不行则停浇。 3、结晶器漏钢 3.1开浇漏钢 现象：结晶器液面突然下降，结晶器下部发出声响，并出现黄－绿色火焰。 原因：引锭头密封不良、冷却废钢数量不够、结晶器内潮湿、钢流控制过快、二冷冷却水启动太迟或完全没有、结晶器没有振动。 措施：关闭中间包，停止结晶器振动，尽量想办法将引锭杆拉出铸机。如果无效，则只能转走钢包、移走中间包，吊走结晶器，消除引锭头与辊子的残钢，再将引锭杆拉走。如拉不动，则将引锭杆往上反送，用吊车吊走，如是双流浇铸，则可由另一流完成浇铸，待本包浇铸结束后再处理。 3.2浇铸中漏钢 现象：与开浇漏钢基本相同。 原因：浇铸中漏钢原因很多，列举如下： 铸温过高、拉速过快、结晶器窄边锥度过小、结晶器对中严重不良、错用保护渣、钢水与铜板粘连、溢钢后拉断铸坯、因夹渣形成铸坯局部薄弱点、坯壳严重机械损伤、液面剧烈波动、水口偏流严重等。 较常见的漏钢为“粘连”漏钢，即坯壳局部与铜板粘连，随着板坯继续往下运动，坯壳在粘连处就会被拉裂。这种漏钢一个明显特征是在坯壳上（有时也发生在窄面区域）留下一条斜向的裂纹。发生粘连的原因主要是因为保护渣润滑不良，比如用错了保护渣，保护渣融熔层太薄，因液面过大波动引起保护渣液膜断层等等，都会导致粘连的发生。目前，许多研究结果表明，这种不良的保护渣行为直接与钢水的纯净度有关，比如保护渣过多吸附了钢中的Al2O3引起特性改变，钢中氢含量过高也会对保护渣产生影响。如何改善连铸机浸入式水口堵塞_中国百科网
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如何改善连铸机浸入式水口堵塞
摘要：在浇铸过程中时而发生的水口结瘤或堵塞现象一直是困扰连铸工序的一个难题。水口结瘤或堵塞不仅降低了连铸机的生产效率，而且也是引起钢铁产品产生缺陷的主要原因之一。因此，解决水口的结瘤或堵塞问题具有十分重要的意义。
&&& 连铸用耐火材料的技术进步对连铸比的快速提高起到了推动作用。长水口、整体塞棒、浸入式水口作为连铸用三种关键功能耐火材料，其质量好坏直接关系到连铸工艺的顺行和产品质量。浸入式水口的影响尤为明显。浸入式水口是钢水从中间包流入结晶器的导流管，使用浸入式水口可防止钢水二次氧化，控制钢水的流动状态和注入速度，促进夹杂物上浮，防止保护渣和非金属夹杂物卷入钢水等。
&& 随着连铸工艺的改进和浸入式水口用耐火材料的开发，浸入式水口的使用寿命有所延长，但是在浇铸过程中时而发生的水口结瘤或堵塞现象一直是困扰连铸工序的一个难题。水口结瘤或堵塞不仅降低了连铸机的生产效率，而且也是引起钢铁产品产生缺陷的主要原因之一。因此，解决水口的结瘤或堵塞问题具有十分重要的意义。
&& 1& 防止浸入式水口堵塞的新技术
&& 水口本体内加装芯板。新日铁研究发现，开浇时水口内壁黏附的薄层金属是Al2O3黏附的起点，原因是开浇时水口内壁温度低，最初与水口内壁接触的钢水温度急剧下降，甚至凝固，给Al2O3黏附提供了条件。因此，防止水口内壁温度过低，不但可避免Al2O3黏附造成的水口内孔狭窄或堵塞，而且还可以防止浸入式水口热震断裂。办法是在绝缘材料制成的浸入式水口本体内加装芯板。
&& 新日铁分别进行了加装不同芯板（芯板A、芯板B、芯板X和芯板Y等）的试验。芯板A是先将碳质量分数为99%的天然鳞片状石墨进行酸处理，然后在1000℃以上进行膨化处理，最后轧制成厚度分别为0.1mm、0.5mm和2.0mm的芯板。芯板B是碳质量分数为20%的石墨和氧化铝复合板。先在石墨内混入40%氧化铝颗粒（粒径为100μm）和40%氧化铝纤维（直径为50μm，长度为5mm），然后在1000℃以上进行膨化处理，最后轧制成厚度分别为0.1mm、0.5mm和2.0mm的芯板。将芯板A和B用高耐热绝缘陶瓷板包裹后，分别装入浸入式水口本体内。浇铸之前，将芯板A或B通电加热，提高水口内壁温度，从而避免因钢水接触水口内壁，温度急剧下降而凝固，引起Al2O3黏附的现象，还可以防止浇铸初期的水口热震断裂。芯板X与未包裹陶瓷板的芯板A相同，芯板Y与未包裹陶瓷板的芯板B相同。
&& 新日铁最新开发的浸入式水口，通过提高水口内壁温度，可以防止因开浇时温度急剧下降引起的钢水凝固和Al2O3黏附：减少了堵塞物剥离水口壁混入结晶器导致的铸坯夹渣缺陷，还可以避免浇铸初期水口的热震断裂，保证连浇操作顺利。
&& 低铝钢不用Al脱氧。为了抑制连铸水口的堵塞，防止夹杂物和气泡的产生，新日铁开发出不用Al脱氧的低铝钢连铸技术。其技术要点如下：第一，当生产Al的质量分数低于0.01%的低Al钢时，不用Al脱氧，先用Tl或Si脱氧，再用Ca、Mg进行夹杂物变性处理。第二，在连铸时，用多个钢包顺次将钢水注入中间包，从中间包底部的浸入式水口吹入惰性气体。把前一包钢水浇注到原钢水的1/10至后一包钢水开浇到原钢水量的1巧为换包区时间，该区间要增加气体吹入量，同时降低钢水的流量。第三，在换包区时间内，浸入式水口氩气吹入量为每流7.0L/min，钢水的流量为3.3t/min。第四，在换包区时间以外的浇铸时间里，浸入式水口氩气吹入量为每流1.0-5.0L/min。
&& 新型钢水流出口。日本住友金属开发了利用中间包突出部分使钢水产生涡流的技术。研究结果表明，浸入式水口内产生的涡流对流出钢水的均匀稳定流动具有很好的作用。但是，为充分利用涡流的特性，必须根据水口内形成涡流钢水的流动特性，将钢水出口做成最佳形状。住友金属开发出了水口内装有旋转叶片使钢水流形成涡流流出的浸入式水口，即涡流浸入式水口。它不依靠电磁力的控制就能使结晶器内的钢水形成稳定的流动，不仅有效地提高了板坯质量，而且提高了板坯的生产率。
&& 保护浇铸。浇铸过程中的二次氧化源有钢水、顶渣和中间包覆盖剂接触空气、钢水接触炉渣、钢水接触耐火材料等。钢包注人中间包的钢水吸氮增加，钢水中氧也增加，二次氧化使夹杂物增多。防止浇铸过程二次氧化的方法主要包括保护浇铸、碱性包衬、碱性覆盖剂和中间包密封或充氩气。
&& 水口带有空气冷却和电磁搅拌装置。最近，日本神户制钢研制出一种带有空气冷却和电磁搅拌装置的新型水口。采用这种水口，可以实现全过程低过热度浇铸，避免水口堵塞。据研究者计算，把这种新型水口应用于小方坯连铸时，水口内钢水温降约为30%，可实现低过热度浇注。
&& 2& 防止侵入式水口结瘤的措施
&& 优化水口的结构。水口内壁与钢水流直接接触，成为Al2O3等夹杂物附着的基体。其中，内腔孔径和内腔形貌是设计的关键。如果内腔孔径太大，钢水与水口接触面积增大，钢水流速尤其是水口内壁钢水流速会有所减慢，增加钢水中Al2O3等夹杂物黏附的机会。相反，如果内腔孔径过小；由于向下钢水流的冲击，水口内液面钢水反弹，向上和向下的钢水流在水口的出口发生碰撞，会出现一定程度的钢水滞留，加速Al2O3等夹杂物吸附。因此，合理设计水口内腔结构有利于改善水口内腔的堵塞。
&& 此外，水口出口形状不仅关系到钢水从水口流出的流态和连铸坯的规格，而且合适的出口形状可以使结晶器内钢水中的夹杂物在上浮后被去除，降低黏附结瘤的几率。
&& 导致水口结瘤的还有其他一些结构，如内部粗糙度、保温隔热层和结构突变等。当表面粗糙度超过0.3mm时，水口与钢水边界层的黏滞部分失效，黏滞层的保护作用消失，使得钢中的Al2O3等夹杂物易于富集。因此，水口工作面应尽可能光滑。采取在水口外表面周围粘贴厚20mm、渣线部位加厚至25mm的纤维隔热材料进行保温，降低热损失，减少温差也可以有效地消除温降的影响，减少钢水中的Al2O3，缓解水口的堵塞。在钢水流经水口的过程中，应避免水口的几何形状发生突变。因为在结构形状的突变点，极易出现钢水分流，造成钢流方向的急剧变化。这种变化会对Al2O3等夹杂物产生一种向心力，促使Al2O3夹杂与水口内壁耐火材料碰撞直至Al2O3附着在内壁上。因此，要通过结构设计使水口内部尽可能减少几何形状的突变。
&& 合理选用水口材质。与铝碳材料相比，镁铝尖晶石材料具有良好的防止氧化铝附着能力。这是由于镁铝尖晶石材料结构致密，表面光滑，不含C和SiO2，热稳定性好，并且能够与氧化铝附着物发生尖晶石化反应或形成尖晶石固溶体等。另外，为了减少浸入式水口的堵塞，应根据浇铸的钢种不同，合理选择不同材质的水口。在浇铸铝镇静钢时。采用熔融石英质水口，通过生成含SiO2多的玻璃层来降低玻璃黏度，可以在一定程度上减少水口堵塞。在浇铸高锰钢时，在铝碳质水口的外表面包上一层耐火材料进行保温，有利于防止水口堵塞。但此时若采用石英质水口，由于水口壁上富集的MnO与SiO2生成低熔点的MnO?SiO2，会使水口严重熔损。导致钢中夹杂物显著增加。因此，为了防止水口堵塞和提高钢的质量，浇铸普碳钢、低合金钢应该选用锆质和石英质水口，浇铸含铝钢种或锰含量高于0.65%的钢种应采用石墨高铝质水口。其预防机理主要是通过减弱钢水与水口内壁的润湿性，来减小氧化铝在水口壁上的粘附力。
&& 提高钢水的洁净度。钢水的洁净度是衡量钢水质量的重要标志，也是造成堵塞的主要因素，若钢水洁净度不高，或者钢液中的气体、夹杂物含量高，一方面会增加钢水的黏度，使其流动性变差，另一方面也会增加固态高熔点夹杂物的绝对浓度，从而为水口堵塞提供便利条件。因此，减少钢水中二次氧化产物的形成和降低脱氧产物的聚集，可以有效地防止水口堵塞。
&& 通过控制脱氧加铝量，减少钢水中氧化铝的含量，有利于降低水口的堵塞程度。据报道，用喂丝机加入铝丝，有利于提高钢中铝的收得率。另外，采用Ca、Si等部分代替铝脱氧易于控制铝的加入量。通过钙处理钢水，可以将固态、高熔点的Al2O3夹杂转化为低熔点的12CaO?7Al2O3，从而减轻水口的堵塞。但要严格控制钙的加入量，若加入量太少，容易形成高熔点的铝酸钙；若加入量过多，又会生成高熔点的CaS，也会堵塞水口，即使钢水中含硫量很少，也会侵蚀塞棒。对水口系统进行吹气处理，可以改变钢水在水口内的流态，可在一定程度上减少Al2O3等夹杂物在水口内壁的吸附沉积。所用的气体一般是氩气，按吹气部位的不同，可分为三种供气方式，即塞棒吹气、水口吹气和塞棒与水口同时吹气。
&& 浸入式水口堵塞的形或是一个复杂过程，涉及的影响因素和条件很多，并且相互影响。从材料角度出发，通过改变与钢水接触的浸入式水口内孔材料性质，可避免Al2O3造成的堵塞。从水口结构角度出发，通过优化设计浸入式水口的钢液通道结构，调整钢液的流动状态。以及向水口内吹入氩气和在水口外贴上保温材料，也可避免Al2O3堵塞。总之，随着高效连铸技术和洁净钢冶炼技术的发展，开发多功能、高性能和长寿命的浸入式水口对于提高连铸效率、降低企业生产成本和提高铸坯质量具有十分重要的意义。
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