一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法技术

一种连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，在连铸水口内壁和钢液之间施加直流电场，根据水口堵塞或侵蚀的具体情况，通过改变水口内壁电场极性的方法控制钢液内氧化物在水口内壁的附着速度，进而防止水口堵塞和减少水口侵蚀的方法。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铸钢炉连铸水口的制备和使用方法，具体地说，本专利技术涉及 一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法。
技术介绍
随着现代工业对钢材质量要求的不断提高，目前几乎所有的钢种都需要进 行铸钢炉的炉外精炼，以进一步去除钢中的氮、氢、氧以及磷、硫等有害元素。 为了控制钢中的自由氧含量，精炼过程中一般要加入大量的脱氧合金进行深脱 氧，使之生成相应的氧化物。这些氧化物中的大部分可以在精炼过程中以及钢 液在中间包的停留过程中，从钢液中上浮进入炉渣中得以去除，但仍有一部分 会以氧化物夹杂的形式残留于钢液中。在钢材的连铸过程中，当钢液从中间包 流经水口进入结晶器时，这些氧化夹杂物会在水口的内壁附着、堆积，进而使 水口堵塞。另外，钢液中的脱氧合金元素在钢液流过水口时，也会同从水口或 钢液扩散到水口内壁的气体反应，生成氧化物沉积在水口内壁，而加速了水口 的堵塞。一般认为，粘附物在水口内壁呈现一定规律分布。在渣线以上部位，A1203 粘附物较少，结瘤物主要为铁、铁氧化物、氧化铝的混合物。在渣线以下部位 结瘤较严重，特别是水口的出口附近和水口浸入钢液中的外壁，结瘤物主要是 堆积和烧结在一起的A1A，夹杂少量铁和铁氧化物，结瘤物中的氧化铝和铁氧 化铝部分发生反应，形成较致密的铁铝尖晶石等化合物。针对不同的堵塞物， 有学者将浸入式水口堵塞物分成以下几类。X型，其堵塞物为金属。由于水口没有进行充分的预热，而且钢水浇铸温度偏低，铝碳质浸入式水口 因为热导率大，钢水从水口中通过时，水口吸收钢水中的热量，钢水温度很快 降低到凝固点以下，在水口内壁形成了一层冷凝的钢，且越来越厚乃至全部堵 塞水口内孔，引起开浇失败。Y型，夹杂物和金属机体混合在一起。 复相夹杂Z型有人对ANS-OB法精炼钢水连铸时水口结瘤物进行了研究，其在试样的中心 残钢部位观察到部分小颗粒球状硅酸盐夹杂及粒状铝酸盐夹杂，分布较散乱， 试样边部观察到成片的网络状夹杂物，在暗色集体上有粒状及蠕虫状夹杂物析 出。对其中粒状及蠕虫状夹杂物的分析结果为铝含量100%，是纯净的A1A夹 杂，而网络状夹杂暗色集体部分是以AlA为主的Mg、 Si、 Ca、 Mn、 Zr等氧化物 组成的复相夹杂Z型，A1A粘附物。其它类型。前面三种主要是在浇铸Al镇静钢时附着物的形态，而在浇铸添加Ti的Al 镇静钢时，除氧化物与氧化铝不同以外，其余和A1镇静钢一样，附着层是由珊 瑚状的Ti氧化物和大量含有Ti氧化物凝块的金属构成。显然可见，水口堵塞与钢水成分、脱氧方法、浇注温度和时间、水口材质 和形状等各种因素有关。水口堵塞以铝镇静钢、含铝高的钢、稀土钢、含钛钢 最为严重。堵塞物的矿相组成，主要是a-AlA和FeO的混合物。水口堵塞会引起拉速减慢或钢液的流速不匀，导致连铸操作不稳定；同时 还会引起偏流而导致巻渣，堵塞物脱落进入钢水中将增加钢水夹杂物，从而严 重影响铸坯质量，甚至造成连铸中断事故。因此，为了防止水口堵塞，到目前 为止人们已经进行了诸多的研究。目前已经研究和开发的水口防堵塞的主要方法有控制钢液的温度，加强水口的保温性能，减少温降，钢液温度显著降低时引起的水口堵塞，纯粹是由于钢的凝固现象造成的， 此时的堵塞即为X型。在连铸时，钢水在中包和结晶器之间急冷至接近于凝固点，此时形成的X 型和Y型的堵塞物，可以考虑在浇铸第一炉时适当提高钢水的温度，钢包、中 包采用良好的绝热保温耐火材料，减少过程中的热损失，这些措施对对改善以 金属为主的浸入式水口堵塞是有利的。钢液的清洁化采用无氧化浇注工艺技术，防止钢水的二次氧化，减少Al203的生成，提高 钢水的纯净度；在钢包内对钢水进行脱气处理能减轻水口堵塞。钢液的清洁化能大幅度降低Al203与水口内壁的接触频率，对控制Al203附着发挥了很大的作用，同时钢液的清洁能有效减少钢水中的夹杂物，提高钢坯的品质。 在水口内壁采用难附着性材质生产时降低水口内壁的粗糙度对水口堵塞没有很大的作用，但在浇铸时水口内壁的粗糙度却对A1A堵塞物的附着有着促进的影响，因此应保证水口在浇 注时仍能保持光滑的内表面，这能大幅降低水口的堵塞现象。在设计时，通常 采用难以被钢水润湿的成份或者与Al必堵塞物反应性、结合性小的成份，如BN、 ZrB2、 Si具等。在水口界面形成低熔点物质(1) 采用BN—A1N—C， Zr02 — C —ZrB2， Zr02 — SiC—C， CaO—Zr02—C以及 Sialon — C等，这些材质的内壁衬与钢水中的夹杂物形成易被钢水冲刷 的低熔相，从而达到减少AIA的粘附。(2) 采用Ca处理，使之和脱氧生成物Al203反应，生成低熔点物质CaO-Al203， 防止氧化铝附着到浸入式水口上。例如，采用CaSi丝处理钢水，可以使脱氧产 物形成低熔点化合物，从而防止脱氧产物沉积在水口内壁。钢水Ca处理时，钢水中溶解Ca含量受钢水中O、 S含量的影响很大，导致 钢水Ca处理时操作稳定性差。而一味增加Ca的加入量是不可取的，因Ca量过 高会造成钢水对耐材的侵蚀，可能使水口塞棒失控。另外，如果A1A夹杂物改 质不充分，钙处理也会加重水口的堵塞。水口结构的优化(1)改进水口结构采用带环形透气塞的水口、带镶嵌透气塞的水口、狭 缝吹气水口、变径水口等。例如，专利号为00259086.7的中国技术专 利公开了一种特定结构的防堵塞浸入式钢水出口。另外，根据浇注钢种、浇注 速度、结晶器断面尺寸等改变钢流出口角度，也可以有效地抑制水口堵塞。(1) 釆用复合水口即，在传统的A1A-C水口内侧附加一层防堵塞内壁 衬。常用的材料有Zr02-CaO-C系材质，0， -Zr02-C系材质，Sialon-石墨系材 质，锆莫来石-CaF2系材质以及AlA-锆莫来石-CaO-C系材质等。(2) 采用新型材料采用界面张力较大的BN替代部分石墨，降低钢水对水口的润湿性，减少钢中氧化物夹杂在水口内壁的附着。虽然上述方法被广泛应用、并取得了一定的效果，但仍存在一些问题。主要有(1) 水口内侧附加层中的CaO成分容易水化由于CaO成分容易水化，因 此，加入CaO成分一般都是通过Zr02(+CaO)的形式加入的。由于固溶进Zr02晶 格中的CaO的量是一定的，因此，通过Zr02带入的CaO成分的量是有限的，不 能对水口堵塞起到持续的防止作用。(2) 吹入的气体容易形成铸坯缺陷由水口内壁吹入钢液中的气体很容易 形成大气泡被巻入钢流中，形成铸坯表面缺陷。(3) 在防止水口堵塞的同时，不能抑制水口的侵蚀在上述水口防堵塞各 方法当中，均没有考虑引起水口侵蚀的因素。特别是在采用含有CaO成分的水 口内侧附加层时，由于有铝酸钙低熔点化合物的生成，因此，会使水口侵蚀严 重，影响水口的使用寿命。根据上述水口防堵塞研究的现状以及存在的主要问题，进一步研究和开发 水口防堵塞新技术对于提高铸坯质量，减少和消除连铸过程中的安全隐患，降 低生产成本具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术人发现利用氧化物固体电解质的工作 原理，采用在水口内壁与钢液之间施加电场的方法，通过电化学原理可抑制水 口堵塞以及提高水口使用寿命。由此，提出了一种连铸水口防堵塞和减少侵蚀 的方法。本专利技术的目的在于，提供一种铸钢炉连铸水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，其特征在于，所述铸钢炉连铸水口的内壁衬由导电耐火材料构成，以所述连铸水口内壁为一极，以钢液为另一极，在铸钢炉连铸水口内壁和钢液之间施加电流为１０－３００Ａ的直流电场，通过改变水口内壁电场极性和电流大小，控制钢液内氧化物在水口内壁的附着速度，由此防止水口堵塞，并减少水口的侵蚀速度。

【技术特征摘要】
1.一种铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，其特征在于，所述铸钢炉连铸水口的内壁衬由导电耐火材料构成，以所述连铸水口内壁为一极，以钢液为另一极，在铸钢炉连铸水口内壁和钢液之间施加电流为10-300A的直流电场，通过改变水口内壁电场极性和电流大小，控制钢液内氧化物在水口内壁的附着速度，由此防止水口堵塞，并减少水口的侵蚀速度。2. 如权利要求l所述的铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，所述 方法系将水口与电源正极连接，将钢液与电源负极连接。3. 如权利要求l所述的铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，其特征 在于，所述电流在10-100A范围。4. 如权利要求l所述的铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，其特征 在于，所述连铸水口本身由上述导电耐火材料构成。5. 如权利要求1或4所述的铸钢炉连铸水口防堵塞和减少侵蚀的方法，其 特征在于，所述导电耐火材料为一耐火度高于钢液凝固点、导电率高于lx 1()2s/...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建国，任玉森，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]