中間包冶金研究從70年代開始,進入80年代日本等國家針對中間包進行了大量的水模擬實驗。在此期間,中間包冶金技術取得了迅速的發(fā)展,我國亦從80年代中期開始了中間包冶金方面的研究,涌現(xiàn)了許多中間包冶金新技術。包括:優(yōu)化中間包及大包長水口結構,得到合理的中間包流場;中間包內(nèi)吹氬對鋼水進行攪拌,以均勻溫度并使夾雜物上浮;中間包內(nèi)采用等離子等方法加熱鋼水;采用電磁法改變中間包內(nèi)鋼水的流動狀態(tài),使鋼水能夠進一步去除夾雜物等技術。
a) 真空澆注技術
傳統(tǒng)澆注中,由于中間包和結晶器存在較大的液位差,鋼液高速進入結晶器時,可能引起結晶器液面波動,帶來連鑄坯質(zhì)量問題。為了避免結晶器液面卷渣,生產(chǎn)表面質(zhì)量良好的連鑄坯,英鋼聯(lián)開發(fā)了真空中間包澆注技術。中間包真空澆注技術是將澆注水口上端部分中間包進行密封,建立真空室以減少鋼水進入結晶器的驅(qū)動壓力,中間包進入真空室的鋼水流量用塞棒進行控制。通過對塞棒和真空度的控制來穩(wěn)定中間包和結晶器液位。此技術不但可以改善鑄坯質(zhì)量,而且能夠保持連坯產(chǎn)品的一致性、提高澆注工藝的操作水平和適應性。連鑄過程中對中間包進行真空處理的另外一個目的是脫氣。
b) 長水口及長水口吹氬保護澆注技術
提高連鑄坯的清潔度的主要任務就是去除鋼中內(nèi)生夾雜物和防止鋼水污染,二次氧化和鋼液卷渣是污染鋼液的兩個重要原因,其中鋼水從鋼包流到中間包時產(chǎn)生的注入流、液—液射流是引起鋼水吸氧和卷渣的主要原因。防止卷吸空氣和渣的重要措施是實行保護澆鑄,通常采用長水口及惰性氣體屏蔽等方法。同時,通過注流保護澆鑄,既可防止注流的二次氧化,又可避免澆注沖擊液面使鋼液裸露而造成的二次氧化,生產(chǎn)高清潔度鋼時則可綜合采用上述方法。
對于長水口保護澆注進行了很多研究,蔡開科在中間包渣中加入Ce2O3示蹤劑,第一爐采用長水口保護澆注,結晶器渣中沒有Ce2O3;在換鋼包時改用敞開澆注,結晶器渣中Ce2O3含量突然升高,隨著第二爐又采用長水口保護澆注,結晶器渣中Ce2O3含量逐漸減少。
注流卷吸空氣是鋼水二次氧化的主要來源,生產(chǎn)高潔凈度鋼時通常采用長水口吹氬保護澆注,該技術成熟,在國內(nèi)外已經(jīng)取得了相當廣泛的應用。
c) 中間包漩渦控制技術
中間包中存在著一個重要的流動現(xiàn)象,就是在水口處鋼液流出時產(chǎn)生的匯流旋渦。由經(jīng)驗可知,液體由垂直出口向下流動時,當液面低于某一臨界高度時,在水口上方會形成漏斗形旋渦,這就是匯流旋渦。中間包鋼液流出時形成的匯流旋渦,能把液面上的渣卷入鋼液內(nèi)部,甚至卷入空氣,增加二次氧化,嚴重惡化鋼的質(zhì)量。在連鑄更換鋼包時,經(jīng)常發(fā)生前后鋼包連接區(qū)的鋼坯中的夾雜物指標上升,這和匯流旋渦渣卷入鋼液及二次氧化有密切相關。
英國鋼鐵聯(lián)合公司于1988年研制成功一種叫做旋轉(zhuǎn)閥(Rotary Valve)中間包鋼流控制體系,它由兩個耐火材料構件和一套操縱機構組成,其特點是下部圓形水口固定,而通過旋轉(zhuǎn)塞棒控制鋼液流量大小,出鋼口開在旋轉(zhuǎn)塞棒的側(cè)面。
實驗證明,使用中間包旋轉(zhuǎn)閥技術后,不但提高了鋼水收得率,而且鑄坯氧化物含量相對于定徑水口降低了45%,鋼中非金屬夾夾物含量指數(shù)由90減少到38,減少了水口堵塞,改善了澆注穩(wěn)定性,冶金效果非常明顯。
——本文摘自文獻綜述