D0I:10.13374/i.issm1001053x.1993.05.028 第15卷第5期 北京科技大学学报 Vol.15 No.5 1993年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1993 喂CaSi芯线防止中间罐水口堵塞 李永刚 屠宝洪* 刘培景* 答文中 胡永平** 摘要：经解剖中间罐水口堵塞样品，查清堵塞原因主要是高溶点的树枝状A1,O·铁尖晶石 夹杂粘附在水口壁上并聚集长大，经在钢包中喂人直径13.5 mm CaSi芯线、喂速120 I30m/min,1t钢喂入量0.26~0.86kg.使原有高熔点夹杂变为低熔点的复合氧化物、，不再 堵塞中间罐水口，夹朵球化，而且很细小 关键词：连铸、中间罐，水口/喂线，堵塞 中图分类号：TF769.2TF769.9 CaSi Cored Wire Feeding Prevent Tundish Nozzle Clogging Li Yonggang' Tu Baohong Lin Peijing·Zan Wenzhong'、Hu Yongping' ABSTRACT:The tundish nozzle clogging samples were taken and analyzed.The clogging causes are understood.Main cause is Al2O,inclusion and hercynite inclusions stick on the nozzle wall and accumulated.By feeding 13.5mm CaSi cored wire.the rate of feeding was 120~130m/min or 0.26~0.86 kg/t.The high melting point inclusions were changed into low melting point complex oxides.There was no longer tundish nozzle clogging ob- served.The most part inclusions were modified into spherical inclusions and their size was small. KEY WORDS:continuous casting,tundish,nozzle/wire feeding:clogging 内蒙第二机械总厂的50碱性平炉用来冶炼合金结构钢。1989年建立了1台R为 5.25m4流弧形小方坯连铸机。产品为90、120、150mm方还。连铸过程中常发生中问罐 水口堵塞。 为了弄清堵塞原因，首先对堵塞的水口解剖分析，而后在钢包中喂人CSi芯线，使 高熔点夹杂物变为低熔点的、浇注温度下仍为液态的夹杂物，解决了水口堵塞问题，钢质 量也得到了改善。 *1992-10-22收稿第一作者：男.26岁，硕士 *怡金系(Department of Metallurgy) **内装第二机械总)(Sceond Inner Mongolia Machinery Company)
第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ， 喂 芯线 防止 中间罐水 口 堵塞 李永 刚 ‘ 屠 宝 洪 寺日斗女 昙一 户 勺 月又 咎文 中 ‘ ’ 胡 永平 摘要 经 解 剖 中间罐水 口 堵 塞 样 品 ， 查 清堵 塞 原 因 主要是 高溶 点 的树枝状 ，， 铁 尖 晶石 夹 杂 枯 附 在 水 口 壁 卜并 聚 集 长 大 经 在 钢 包 中喂 人 直 径 芯 线 ， 喂 速 一 ， 钢 喂人 量 一 · ， 使原有高熔点 夹 杂 变 为 低熔点 的 复合 氧化物 ， 不 再 堵塞 中间罐水 口 、 夹 杂球化 ， 而 且很细 小 。 关键词 连 铸 ， 中间罐 ， 水 口 喂线 ， 堵塞 中图分类号 “ 加 ‘ 扮 ’ 咖塔 ‘ 水 傲 随形 “ ， “ 及 中 ， 一 一 让 ， ， 内蒙 第 二 机 械 总 厂 的 仅 碱 性 平 炉 用 来 冶 炼 合金 结 构 钢 。 年 建 立 了 台 为 流弧形 小方坯连 铸机 。 产 品为 、 、 方坯 。 连 铸过程 中常发生 中问罐 水 口 堵塞 。 为 了 弄清堵塞 原 因 ， 首 先对堵塞 的水 口 解 剖 分 析 ， 而 后 在 钢包 中喂人 芯线 ， 使 高熔点 夹 杂物 变 为低熔点 的 、 浇注 温度 下 仍 为液态 的夹杂物 ， 解决 了水 口 堵塞 问题 ， 钢 质 量也得到 了改善 。 一 一 收 稿 第一 作 者 男 ， 岁 ， 硕 士 冶金 系 内 蒙 第二 机 械总 厂 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1993．05．028
*486· 北京科技大学学报 I993年No.5 1试验方法和条件 中间罐水口为定径水口，其尺寸直径为13.5、14、14.5、15mm。将堵塞的水口先纵 剖后横剖，磨平、抛光制成金相试样，在金相显微镜下观察，并用电子显微镜扫描确定其 成分。 于S0t钢包中在(1/2)R处喂入CSi芯线，包中心插氩枪进行吹氩搅拌，喂线前后 取钢样、渣样、气体样，分析夹杂物类型、数量、形态的变化和钢中氧、氨、疏、磷以及 顶渣成分的变化。 试验钢种为20SiMn。喂CaSi芯线时T艺过程如图1所示。 平 炉 出钢、脱氧合金化 钢包吹氢、喂硅钙芯线 连：铸 小方坯 烘包 高FeSi SiMn FeAlSi 200- 事故模， 500kg石灰 300- 600kg5~10kg 300NL/min 100kg萤石 400kg =130m/min 钢锭 CaSi 100kB 图1钢包喂硅钙芯线生产20SiMn钢工艺流程 Fig.1 The process route of production 20 SiMn steel cored wire feeding into ladle 试验结果及讨论 2.1对中间罐水口堵塞的剖析 水口为氧化锆质（整体氧化锆质和复合氧化锆水口）。剖开磨光后发现： (1)高熔点A12O,粘附在水口壁上 在金相显微镜下明显地观察到树枝状夹杂，用肉跟也能看到。以电子显微镜扫描分 析，成分如表1所示。、b点是夹杂物上任取的两个颜色不同的部位，以下同。 表1夹杂物成分，% 此夹杂是带有少量Ca、Fe、Si,以 Table I Composition of inclusions,% AlO3为主的高熔点钙铝酸盐。 部位 Al Ca Fe Si 此树枝状Al2O,由水口壁向水口中心 延伸、扩展如图2。图中左：侧为水1壁、 a 83.64 7.90 5.52 2.93 右侧为水口中心。夹杂为浅灰色，这和文 6 85.20 13.20 2.30 1.30 献[1一3】的结论是一致的。 (2)铁尖晶石夹杂及含氧化锆的硅酸盐 在水口堵塞样中发现有高熔点的含二氧化锆的硅酸盐及铁尖晶石，电子显微镜扫描成 分如表2所示
· · 北 京 科 技 大 学 学 报 年 试验方法和条件 中间罐水 口 为定 径水 口 ， 其尺 寸直径 为 ” 、 、 、 。 将堵寨 的水 口 先纵 剖后 横剖 ， 磨 平 、 抛光制成金相试样 ， 在金相 显微镜下观察 ， 并用 电子显微镜扫描确定 其 成分 。 于 钢 包 中在 处喂 入 芯 线 ， 包 中心 插 氢枪进 行 吹氨搅拌 ， 喂线前后 取钢样 、 渣样 、 气体样 ， 分析夹杂物类型 、 数量 、 形 态的变化和钢中氧 、 荞 、 硫 、 磷 以及 顶渣成分的 变化 。 试验钢 种 为 。 喂 芯线 时 工艺 过程如 图 所 示 。 平 炉 · 钢包吹氢 、 喂硅钙芯线 · 连 铸 · 小方坯 供包 高 汉 巧 石 灰 一 印以 一 卜 而 钢 锭 萤石 。 而 圈 钢包喂硅钙芯线生产 钢工艺流程 、 旋 璐 少 曰 触 试验结果及讨论 对中间罐水 口堵塞的剖析 水 口 为氧化错 质 整体氧化错 质和复 合氧化错水 口 。 剖开磨 光后 发现 高熔点 粘 附在水 口 壁上 在 金 相 显微镜下 明 显 地观 察到 树枝 状 夹 杂 ， 用 肉眼也能看 到 。 以 电子 显 微镜扫描 分 析 ， 成分如表 所示 。 、 点 是夹 杂物 上 任取 的两个颜 色不 同的部位 ， 以 下 同 。 皿 部位 表 】 夹杂物成分 ， 脚 柱 讹 沁璐 ， 】 此 夹 杂 是 带 有 少 量 、 、 ， 以 为主的高熔点钙铝酸 盐 。 此 树枝状 卜 ， 由水 口 壁 向 水 日 中心 延 伸 、 扩 展 如 图 。 图 中 左 侧 为 水 日 壁 ， 右侧 为 水 口 中心 。 夹 杂 为浅灰 色 ， 这和 文 献【 一 的结论是 一 致 的 。 铁 尖晶石夹 杂及 含 氧化错的硅 酸盐 在 水 口 堵塞 样 中发 现有 高熔 点的 含二 氧化错 的 硅酸盐及铁尖 晶石 ， 电 子 显微镜扫描成 分 如表 所示
Vol.15 No.5 李永刚等：喂CSi芯线防止中间罐水口堵塞 .487- 表2夹杂物成分，% Table 2 Composition of inclusions,% 部位 Fe Al Zr Si Ca a 46.59 45.73 3.89 3.04 0.75 b 4.92 70.61 24.47 a点是铁尖晶石；b点是含二氧化锆 和二氧化硅的夹杂，它是硅酸盐和水口壁 作用的产物。其尺寸在13~18um,被钢 流机械冲刷进入钢液。 (3)中间罐填充物石英砂进入钢液 在堵塞样中发现有白色结晶状矿物， 电镜扫描为纯度很高的SO2,推测是由中 间罐填充石英砂混卷进入钢液所致，故整 修中间罐要细心。 为解决以上水口堵塞问题，主要是把 图2纵剖水口钢样内的树 高熔点夹杂物变为低熔点夹杂，喂CaSi 枝状夹杂物(SET×15) 芯线是个有效的办法。 Fig.2 Dendritic inclusion in longitudinal 2.2喂CaSi芯线试验 section sample taken from nozzle 试验在50t钢包中喂CaSi芯线，顶吹 氩。氩枪插在包中心，深度为包深的0.8，吹氩流量200~300NL/min。各炉喂CaSi芯 线的情况如表3所示。 表3各炉喂CaSi芯线的情况 Table 3 Conditions of CaSi cored wire feeding for heats 喂线量 喂CaSi量 吹氩时间 喂前温度 喂后温度 炉号 (m) (kg/t) (min) (C) (℃) 210824 360 0.864 6 1650 1600 210825 160 0.384 7 1640 1605 210826 360 0.864 9 1630 1615 37628 300 0.72 8 1640 1610 37629 350 0.84 8 1650 1610 37649 360 0.864 6 1650 1600 喂线前后夹杂物的评级及球化如表4所示。 (l)喂线前钢中团块状MnS-FcO-FeS夹杂物 喂线前的钢样中发现有成分不均匀的团块状夹杂物，用电子显微镜观察并测定成分如 表5所示
李 永刚等 二 喂 芯线 防止 中间罐水 口 堵塞 · · 表 夹杂物成分 ， ， 部位 一 图 纵剖水 口 钢样 内的树 枝状夹杂物 巧 氢 。 氢 枪插在包 中心 ， 深度 为包 深 的 ， 线的情况如表 所示 。 点 是 铁 尖 晶 石 点 是 含 二 氧 化 错 和 二 氧化 硅 的夹 杂 ， 它是硅 酸 盐 和 水 口 壁 作 用 的 产物 。 其 尺 寸 在 一 拜 ， 被 钢 流机械 冲刷进 人钢 液 。 中间罐填充物 石英砂进人钢液 在 堵 塞 样 中发 现 有 白 色 结 晶 状 矿 物 ， 电镜 扫描 为纯度 很 高 的 ， 推测 是 由 中 间罐 填 充石 英 砂混 卷进人钢 液所致 ， 故整 修 中间罐要细 心 。 为解 决 以 上 水 口 堵塞 问题 ， 主要 是 把 高 熔 点 夹 杂 物 变 为 低 熔 点 夹 杂 ， 喂 芯线是个有效 的办法 。 喂 芯线试验 试验在 钢包 中喂 芯线 ， 顶 吹 吹氢流量 一 。 各炉 喂 芯 表 各炉喂 芯线的情况 炉 号 喂线量 喂 量 吹氢时 间 喂前温度 ℃ 喂后 温度 喂线前后 夹 杂物 的评级及球化 如表 所示 。 喂线前钢 中团块状 一 一 夹 杂物 喂线前的钢样 中发现有成分 不均匀 的 团块状夹杂物 ， 用 电子 显微镜观察并测 定成分如 表 所示
·488· 北京科技人学学报 1993itN0.5 表4喂线前后夹杂物评级及球化情况 Table 4 Classification and spherioidizing of inelusions before and after wire feeding 氧化物评级 硫化物评级 夹朵物形念 炉号 喂前 喂后 喂前 喂后 喂诚 喂 210824 1.5 1.5 2.0 0.5 没有球化 ‘是球很小.个别变形 210825 2.0 1.0 0.5 0.5 设有球化 球化较好 210826 1.5 1.5 0.5 0.5 球化不上分好，颗粒人 球化不好 37628 2.0 1.5 0.5 0.5 球化不好有的变形 球颗粒细小 37629 1.0 1.5 0.5 0.5 夹杂少细小 球颗粒细小 37649 2.0 0.5 球颗粒细小 37667 1.5 1.5 1.5 1.5 球化不十分好疏化物拉长（化物是球.硫化物细小 表5团块状夹杂物的成分，% 该夹朵物含FeO,w,很高，说明钢液 Table 5 Composition of briquetted 脱氧不够。有待加强。 inclusions,% (2)喂线前钢中长条筑化物及硫化物 部位FeMn Ca S Cr 对喂线前钢中长条状化物及硫化物夹杂 a44.4829.542.98 1.741.15 电子显微镜描结果如表6所示。 b98.50 0.300.30 0.90 a处为复杂的官少峰钙、镁、钛的 c40.2321.4519.5117.01 锰铁铝酸盐、塑性较好。b点为以MnS为 主的FeS-MnS夹杂 (3)喂CSi芯线后夹杂物全部基本球化、尺小细小 喂CSi芯线后大多数夹杂物变成细小球状，经电城微镜」描成分如长7所小 表6长条状氧化物及硫化物的成分，% Table 6 Composition of line oxide and sulfide, 部位 Fe Al Mn Si Ca Mg 27.36 24.82 14.44 19.4) 7.64 3.63 272 b 19.13 47.51 0.87 0.X2 314 表7球状夹杂物的成分，% Table 7 Composition of spherical inclusions.% 部拉 Fe Ca Si Al Mn Mg 75.85 9.41 6.61 6.43 1.07 0.63 63.04 20.95 4.() 6.9 0.35 1.54 2.64 山于脱用铝量少，此球状夹杂物不是通常的钙梭盐如12CO·7A1,():,而是 FeO-SiO,-CaO三元系组成的夹杂物，查相属低熔点（区、在炼钢温度下浇注时为液 态、故不再堵塞水1
· · 北 京 科 枝 人 报 一 、 表 喂线前后夹杂物评级及球化情况 骆 云 加 ’ 竹 碱化物评级 硫 化物 评级 夹杂物 形 态 炉 号 喂 前 ， 喂 后 】 喂 前 喂 后 喂 前 喂 凡 没 有球 化 没 有球 化 球 化 不 卜分好 ， 颗粉 人 球 化不 好 有的变形 夹 杂少 ， 细 小 、 ‘球 很 小 ， 个别变 形 球 化较 好 球 化不 好 、人球 ， 颗粒细 小 ‘及球 颗粒细 小 旱球 、 颗本饭细 小 碱化物 「、生球 硫化物细 小 份，娜‘， ‘ 、︸︸ … ， ︸、︺、︸、、一 ， 气 妇， 工气气，︸︸ 目 … ︸‘，， 】 球化不十分好 ， 硫化物拉长 表 团块状夹杂物的成分 ， 该 夹 杂 物 含 ，，卜 很 高 ， 说 明 钢 液 幼 ，“ 脱 氧不够 有 待加 强 。 ， 喂 线 前 钢 中 长条 钱 化物 及 硫 化物 部位 。 对喂 线 前 钢 中 长条状 认 化 物 从 硫 化物 夹 杂 科 ， 一 一 一 电 子 泛微镜 扫招 ，结 果 如 表 听 示 。 一 一 处 为复 杂 的 含 少 址 钙 、 金关 、 钦 的 健， 。 一 一 一 一 锰 铁 铝 酸盐 ， 塑性 较 好 。 点 为以 ， 为 主 的 一 夹 杂 。 喂 芯线 后夹 杂物 全 部基 本球 化 、 尺 寸细 小 喂 芯线 后 大 多数夹 杂物 变 成细 小球 状 ， 经 电 州版镜扫 描 成分 如 人 听小 表 长条状氧化物及硫化物的成分 ， 协 〔 ， 叭 ， 部位 一 入 一 】 】 《 飞 洲 飞 表 球状夹杂物 的成分 ， 妙 云 · 部 位 、 入 ， 入 《 从 】 飞 只 山 屯 脱 碱 用 铝 袱 少 ， 此 球 状 夹 杂物 不 是 通 常 的 钙 铝 酸 盐 如 · ， 衍 足 一 一 二 兀 系组 成 的 夹 杂物 ， 查 相 图 诚 低熔 点 区 · 八炼 钢 温 度 卜浇 卜时 为液 态 ， 故 不再堵 寨 水 日
Vol.15 No.5 李永刚等：喂CaS芯线防止中间罐水口堵鉴 ·489· 从夹杂物评级结果看出、喂线后氧化物评级略好一些但仍然较高。 23钢中氧、氨、硫、磷的变化 经喂线前后系统地取样分析，考查钢中O]N、S、P的变化 (1)钢中[O]:和氮的变化 表8列出了喂线前后钢中总氧含量和氨含量的变化、喂线后钢中总氧含量还是较高 的、主要是因为喂线后立即取样、钢液镇静时间有限，生成的夹杂还未充分上浮。其中有 两炉减少较明显。喂线过程中，由于吹氩量偏大、钢液部分裸露、平均吸氮8×10%. 有待降低吹血景。喂入芯线处，钢液和渣有明显的搅动。 表8喂线前后钢中总氧和氨含量 Table 8 Total oxygen content and nitrogen content in steel before and after wire feeding ∑[O】(×10%) AOL N(x100a) AINI 炉号 增氮率 前 后 ×10e ×1040a 00 210824 64 67 +3 25 31 6 24 210825 107 40 201826 74 80 +6 21 28 7 33 37628 64 74 +10 18 29 11 61 37629 84 44 -40 11 14 3 27 37649 55 22 37667 109 47 -62 26 40 14 54 (2)钢中硫、磷的变化 表9列出了喂线前后钢中硫、磷的变化。 表9喂CaSi芯线炉的钢液S、P变化 Table 9 S.P change of steel CaSi cored wire feeding for heats 钢样成分(×10%) 号 喂线量 s P [AI] 脱硫苹 增债率 kg 终点成品终点战品 成品 % % 210824 40 17 6 8 34 65 200 210825 13 19 5 28 6 63 460 20826 40 14 7.6 10 15 46 50 37628 36 26 8 17 5 69 238 37629 42 31 9 6 20 5 71 233 37649 40 23 1! 11 27 5 52 145 平均 35 23 9 24 5 61 221 从表中可看出、喂线炉有较好的脱硫效果、这是因为喂线一方面使钢中氧活度降低， 有利于脱疏；另一方面钙可与硫直接起反应脱疏。但喂线脱疏率一般情况下只有0%左 右，故主要还是顶渣吹斌搅拌脱硫。不喂线的炉次吹氩搅拌平均脱硫率为50%。 出钢前磷应很好控制，喂线过程中要回磷、部分磷是由合金带入的，山于钢液和炉渣 中氧含量降低回磷是主要的。 3结论 (1)中间罐水口堵塞主要是由于高熔点的A,O,夹杂粘附在水口壁并聚集长大成树技
巧 李 永刚等 喂 芯线 防止 中问罐水 口 堵塞 · · 从夹 杂物评级结果看 出 ， 喂线 后 氧化物评级 略好一些但仍 然较高 。 钢 中氧 、 氮 、 硫 、 磷的变化 经 喂线前后 系统地取样 分 析 ， 考查 钢 中 总 、 、 、 的 变化 。 钢 中〔 儿和氮的变 化 表 列 出 了 喂线 前 后 钢 中总 氧 含量 和 氮 含量 的 变 化 ， 喂线 后 钢 中总 氧含 量 还 是 较 高 的 ， 主要 是 因 为喂线 后立 即 取样 ， 钢 液镇静时 间有 限 ， 生 成 的夹 杂还 未 充分 上 浮 。 其 中有 两 炉 减 少 较 明 显 。 喂线 过 程 中 ， 由于 吹 氢 量 偏 大 ， 钢 液 部分裸露 ， 平 均 吸 氮 丫 一斗 ， 有 待降低吹 氛量 。 喂人 芯线 处 ， 钢液 和渣 有 明 显 的搅动 。 表 喂线前后钢 中总 氧和氮含量 扭 叭 ， 沪 一 号 一 咔 鲜 义 一 〕〔 一 斗 △ 少曾氮率 前 后 义 一 件乞 台斤乡不。 功刘一 ︸ 旦 盗 一 一 今勺 ﹄，了 ‘ ︺勺︸」 斗气 月 钢 中硫 、 磷 的 变化 表 列 出 了喂线前后 钢 中硫 、 磷 的 变化 。 表 喂 芯线炉的钢液 、 变化 、 喂线 量 钢样 成分 又 一 介 炉号 〔 列 〕 月兑硫 率 终点 成品 终点 成 品 成品 增磷 率 一 一 一 平均 从 表 中可看 出 ， 喂线 炉有 较好的脱 硫效 果 ， 这 是 为喂线 一 方 曲 使钢 中氧活 度降低 ， 有 利 于 脱 硫 另 一 方 面 钙 可 与 硫直接 起 反 应 脱硫 。 但 喂线 脱 硫 率 一 般情 况 下 只 有 左 右 ， 故 主 要 还是顶 渣 吹氢搅拌脱硫 。 不 喂线 的炉 次 吹 氢搅拌 平均 脱硫 率 为 。 出钢 前磷应很好控制 ， 喂线 过 程 中要 回磷 ， 部分磷是 由合金带 人 的 ， 由于 钢液 和炉 渍 中氧含 量 降低 回 磷是 主要 的 。 结论 〔 中间罐 水 口 堵塞 主要是 由于 高熔点 的 几 夹 余粘 附在 水 口 壁 并 聚集 长大 成树技