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低碳铝镇静钢的二次氧化l 前言钢水中的氧化物杂质是有害的，并导致工艺控制出现问题和钢铸件产品质量出现问题。

通常氧化物杂质是熔融金属及其周围，即耐火材料容器、顶部覆盖渣或气氛之间的交互作用产生的，而该作用能引起外来和内生的杂质。

由于钢水中的活性元素与空气发生了不希望有的反应，导致了钢水表面的二次氧化，产生了外来杂质，这种杂质能吸入钢水中并导致产品质量的降低。

在炼钢过程中钢水与空气的二次氧化在钢水临时暴露在大气的许多部位均能发生。

这种现象最初很可能在钢水表面发生—在钢包、中间包或连铸结晶器的未覆盖之处或在耐火材料接缝处和喷嘴处。

例如，在连铸机的中间包和浸入式水口喷嘴之间的接头处。

在后一种情况中，当二次氧化在喷嘴或靠近喷嘴处由于空气吸入而产生时，能导致炉壁处有沉积物，结果造成堵塞现象，从而阻止了钢水的均匀流动并降低了工艺控制。

Sasai研究了由空气引起的二次氧化如何导致Al203堆积在中间包喷嘴内。

他发现在稳定浇铸期间，普通的二次氧化只是由中间包熔池表面空气氧化所造成。

然而，在浇铸期间，二次氧化增加了五倍，而二次氧化主要由中间包的入口处空气氧化所造成。

二次氧化过程包括下列步骤：①氧气输入至钢水；②物质输入钢水中；③氧化物相的沉积；④氧化物沉积物的生长；⑤聚集成宏观杂质。

Sasai等根据实验结果研制的模型，以便根据气相物料经中间包入口和顶部覆盖的中间包粉末转移，在中间包中预测钢水二次氧化速率。

氧化物相的沉积紧随着钢水中金属元素(未反应的脱氧反应剂，如铝、硅或钙和／或铁)和在钢水中溶解的氧之间的化学反应。

这种反应的热动力学方式根本上类似于经充分研究的脱氧平衡，这种平衡是在钢包中发生的。

然而，应该提到的是不像在等热条件(约在1600℃)下产生的脱氧，在此条件下热动力学数据充分；二次氧化则常常是在温度很低而又变化的条件下产生。

在钢水中，氧化物按照尺寸和形状形成沉积是一个重要问题。

由于氧化物尺寸在最终钢产品机械性能上起重要作用，而宏观夹杂物尤为有害。

连铸浇钢工艺知识连铸浇钢工艺知识连铸浇钢工艺知识(500问中的精华)一第一章连铸钢水的准备1、连铸对钢水质量的基本要求：连铸对钢水质量提出了很严格的要求，所谓连铸钢水质量主要是指：1.1钢水温度：连铸钢水的要求是：低过热度、稳定、均匀。

1.2钢水纯净度：最大限度的降低有害杂质（如S、P）和夹杂物含量，以保证铸机的顺行和提高铸坯质量。

如钢水中S含量大于0.03%，容易产生铸坯纵裂纹，钢水中夹杂物含量高，容易造成弧形铸机铸坯中内弧夹杂物集聚，影响产品质量。

1.3钢水的成分：保证加入钢水中的合金元素能均匀分布，且成分控制在较窄的范围内，保证产品性能的稳定性。

1.4钢水的可浇性，要保持适宜的稳定的钢水温度和脱氧程度，以满足钢水的可浇性。

如铝脱氧，钢水中Al2O3夹杂含量高，流动性差，容易造成中间包水口堵塞而中断浇注。

因此要根据产品质量和连铸工艺要求，对连铸钢水温度、成分和纯净度进行准确和适度的控制，有节奏地、均衡地供给连铸机合格质量的钢水是连铸生产顺利的首要条件。

2、对连铸钢水浇注温度的要求：合理选择浇注温度是连铸的基本参数之一。

浇注温度偏低，会使1）钢水发粘，夹杂物不易上浮；2）结晶器表面钢水凝壳，导致铸坯表面缺陷；3）水口冻结，浇注中断。

浇注温度太高会使1）耐火材料严重冲蚀，钢中夹杂物增多；2）钢水从空气中吸氧和氮；3）出结晶器坯壳薄容易拉漏；4）会使铸坯柱状晶发达，中心偏析加重。

如果说不合适的浇注温度在模铸时还能勉强浇注，而连铸时就会造成麻烦（如拉漏、冻水口），因此对连铸钢水温度要比模铸严格得多。

对连铸钢水温度的要求是：（1）低过热度，在保证顺利浇注的前提下过热度尽量偏下限控制，小方坯一般控制在20～30℃。

（2）均匀，实际上钢包内钢水温度是上下偏低，而中间温度高，这样会造成中间包钢水温度也是两头低中间高，不利于浇注过程的控制，因此要求钢包内钢水温度上下均匀。

（3）稳定，连浇时供给的各炉钢水温度不要波动太大，保持在10℃范围内。

连铸工艺流程介绍将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”(叫引锭头)的铜模内(叫结晶器)，钢水很快与“活底”凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。

带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。

待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。

这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。

【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。

连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。

本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。

由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。

连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。

将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。

结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。

拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。

连铸钢水的准备一、连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。

钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。

二、钢水在钢包中的温度控制：根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。

钢水的浇铸1 什么是钢水的浇铸作业?钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。

浇铸作业是将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。

钢水的浇铸有两种工艺方式。

一种是钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭；另一种是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。

2 钢液的结晶条件是什么?物质原子从不太规则排列的液态转化为有规则排列的固态，这个过程就是结晶，也称凝固。

钢液结晶需要两个条件：一是热力学条件，一是动力学条件，两者缺一不可。

A 热力学条件金属处在熔化温度时，液相与固相处于平衡状态；排出或供给热量，平衡向不同的方向移动；当排出热量时，液相金属转变为固相金属。

钢是合金，钢液的冷凝过程是非平衡过程：钢液在快速冷却至理论结晶温度以下一定程度时，才开始结晶。

由此可见，实际结晶温度比理论结晶温度要低，两者之差称为“过冷度”。

钢液只有处于过冷态下才可能结晶，具有一定的过冷度是钢液结晶的热力学条件。

B 动力学条件钢液必须在过冷条件下才能结晶，其过程为形成核心和晶核长大。

钢是合金，钢液中悬浮着许多高熔点的固相质点，是自然的结晶核心，这属于异质形核(即非均质形核)。

所以，钢液在过冷度很小的情况下，就可以形成晶核开始结晶。

钢液形成核心后即迅速长大，晶核开始生长时具有与金属晶体结构相同的规则外形；随后，由于排出的热量不均衡，使晶体向着排出热量最快的方向优先生长，于是便形成了树枝状晶体。

我们希望钢液在结晶过程中形成细晶粒组织，这就要求对形成核心的数量与晶核长大速度加以控制。

增大过冷度，形成核心数量的增加很快，而晶核长大的速度增加较慢；由此可知，增大过冷度可形成细晶粒组织。

可见，过冷度的大小是影响晶粒度的因素。

此外通过人为加入异质晶核的办法，钢也可以得到细晶粒组织。

3 钢液结晶有哪些特点?钢是合金，属于非平衡结晶。

从本书第1-39题所示的Fe-Fe3C相图可知，开始结晶的温度称液相线温度，结晶终了的温度称固相线温度，钢液结晶是在这个温度范围内完成的。

常见浇钢事故及防止中间包浇注出现的生产事故可分为两类：一类是操作事故，另一类是设备事故。

其中一部分操作事故也是由设备不良引起。

常见的操作事故有：中间包水口堵塞、脱方、漏钢、溢钢、挂钢、铸坯抖动。

常见设备故障有振动不振或不规则、无拉速、供油不均等。

以下对主要生产事故进行分析。

一、中间包钢水堵塞在浇钢过程中，流入结晶器的钢流自然变小或断流称为水口堵塞或水口结瘤，这是方坯连铸最常见事故。

产生水口堵塞的主要原因有：1．钢水温度低钢水流动性随温度降低而迅速降低。

钢水温度低，粘性大，在水口处就容易发生钢凝结而造成水口冻死堵塞想象。

这种水口堵塞大多发生在开浇第一炉的冷中间包，大包换包和钢水上大包台等待浇注时间过长的炉次。

当中间包钢水温度过高，向中间包加小废钢冷却时，废钢的加量不当，也容易使水口冻死。

2．钢中残铝量过高铝镇静钢，钢中残铝大于0.006%，[Al]的二次氧化产物Al2O3熔点高。

高熔点Al2O3被水口壁所附吸，也会使水口堵塞。

出现这种现象，温度一般偏高或正常，水口堵塞是缓慢形成的。

3．钢水脱氧不良钢水脱氧不良，氧含量大，钢水在降温过程中发生二次脱氧。

若[Mn]/[Si]较小，二次脱氧产物会形成固相的SiO2微粒，这些微粒残存于钢液中会降低钢液的流动性，并逐渐积聚在水口上，使水口堵塞。

4．中间包钢液面过低中间包钢液面过低时也容易引起水口堵塞。

尤其是大包更换，第二炉钢水未能及时向中间包注入钢水，致使中间包液面降低得很低，很容易发生水口堵塞。

这是因为一方面中间包液面低，降温大，另一方面中间包死角区的低温钢水使水口冻结。

发生水口堵塞后，一般情况只能停浇。

若水口堵塞发现较早，并能及时采取措施，也可挽回或部分挽回。

可采取的主要措施有：1）迅速提高中间包液面高度；2）用氧洗水口；3）向中间包加适量的Ca/Si合金。

二、拉漏铸坯出结晶器下口，其坯壳内部尚有较多的钢液。

若坯壳因某种原因而破裂，钢水就会从裂口中漏出来，这就称作拉漏或漏钢。

浇注过程钢水二次氧化作者：蔡开科 发布日期：2010-6-21 [ 收藏 评论 没有找到想要的知识 ]前言当转炉吹炼到终点时，钢水中溶解了过多氧称为溶解氧[O]溶（或a [O]）。

出钢时钢水脱氧合金化的目的：(1) 把钢水中[O]溶脱掉，转变为脱氧夹杂物——夹杂物工程； (2) 合金化达到规定的钢种成分(C 、Si 、Mn 、Als)。

经过脱氧和炉外精炼操作（吹Ar 、LF 、VD 、RH ），脱氧所生成夹杂物(Al 2O 3、MnO·SiO 2、CaO·SiO 2·Al 2O 3、CaO·Al 2O 3)。

85%上浮到钢包顶渣，夹杂物尺寸绝大部分<30μm ，钢水中T[O]可以达到<30ppm ，甚至小于10ppm ，也就是说钢水很“干净”了。

因此，可以用钢的总氧量T[O]来表征钢的洁净度，也就是钢中夹杂物水平。

故T[O]可表示为： T[O]=[O]溶+[O]夹 因此要降低T[O]，则：(1) 降低[O]溶：降低转炉吹炼终点氧，这是产生夹杂物的源头； (2) 降低[O]夹：也就是减少钢中夹杂物：l 降低脱氧产物：控制脱氧和精炼操作促进原生的脱氧产物上浮； l 减少新的夹杂物生成：也就是减少钢水在连铸过程中钢水二次氧化。

如何保持铸坯中T[O]与炉外精炼后钢水中T[O]处在一个水平呢？否则炉外精炼的效果就前功尽弃了。

在连铸过程中的任务是： l 防止钢水再污染(二次氧化)；l 设法进一步排除夹杂物(中间包冶金、结晶器冶金等)。

下面主要讲一下钢水二次氧化问题。

1 二次氧化定义炼钢上有两个术语：l 氧化：在一定温度下氧溶解在钢液中的能力([O]溶)。

当加入脱氧元素，[O]溶与脱氧元素生成夹杂物沉淀出来，而脱氧元素与[O]建立新的平衡。

l 二次氧化：广义来说，二次氧化是指钢水中的合金元素与空气中的氧、炉渣、耐火材料中的氧化物发生化学反应，生成新的氧化物相而污染钢水。

蜡模车间操作规程一：蜡模的修整，组装和焊接1.检查蜡模表面有无缺陷2.用刀具去除蜡模上的披缝，修整蜡模表面，清除蜡屑，保证蜡模表面的平整和清洁。

3.对修整后的蜡模按要求进行组装，保证其尺寸和几何形状与图纸相符。

4.用滴管吸蜡水将接合面焊牢，焊缝应均匀，平整，不得有凹凸现象。

5.选择合适的蜡棒和浇冒口，用电烙铁将其与蜡模焊牢。

6.将焊接好的蜡模放到有洗衣粉的水中去除油脂并上架摆好涂料挂砂操作规程一：用材料1.1粘结剂：中性40度水玻璃比重1.28~1.301.2硬化剂：结晶氯化铝含量98~99%1.3刚玉粉：270~320目1.4铝钒粉：270~320目铬矿沙40~70目1.5铝钒沙：40~20目铝钒沙：10~20目1.6工业用JFC成分100%二：涂料配比四：硬化剂的配比结晶氯化铝25% 水75% JFC0.05% 配好后结晶氯化铝的比重1.19——1.195左右五：制壳注意事项5.1每次涂料前必需对蜡模进行质量检查，不符合工艺要求的蜡模不允许投产，包括有缺陷的5.2涂料前必需将涂料搅拌均匀，而层浆和加固层浆搅拌时间不能低于15分钟，粘度调整到规定范围，要求做好粘度登记。

5.3涂料前必需对结晶氯化铝硬化剂比重（1.19-1.21）进行测定，是否符合工艺要求。

并做好记录。

5.4涂料有深孔，细槽拐角零件时以防涂料漏涂或有气泡影响，可以刷子涂刷要均匀，不要漏刷，防止上层和下层接合不好，产生分层现象。

5.5撒砂时应使用蜡模上下左右不断转动，待砂不能粘牢为止，挂砂要均匀，挂好砂后检查有没有堆积现象，若有要使用工具刮掉，严防砂垛堆积和未注到。

5.6第一层挂好砂后必须空干20分钟，再放入硬化池，出来后必须用清水清洗再空干。

硬化时要保证每层的硬化时间。

5.7模壳硬化后的空干时间根据气候的变化灵活掌握，保证模壳的干透，但不能发白。

5.8要经常清理净化池底部的沙粒，保证结晶氯化铝的成分正确以保证硬化性能。

5.9对测量仪器·设备如：粘度计，比重表，温度表，等使用后必须清洗干净，做到器具无水玻璃浆等粘脏物。

中间包水口堵塞原因及预防措施
1.低温造成的水口堵塞
（1）水口未烘烤好，开浇钢水冷凝堵死水口；
预防措施：加强水口的烘烤，保证烘烤效果
（2）钢水温度低，浇注过程逐渐冷凝，堵塞水口；
预防措施：加强生产过程及温度的控制，满足连铸钢水温度要求
2.水口内壁附着的沉积物造成水口内壁狭窄乃至堵塞
（1）钢水二次氧化产物（Al2O3）;
（2）冲刷、脱落的耐火材料（如水口周围杂物未清理干净，经钢流冲击后进入水口中导致水口堵塞；水口或包壁耐火材料脱落进入水口中导致水口堵塞）
对于因低温造成的水口堵塞，可采用对水口升温的方法进行处理（生产实际中采用水口烧氧的方法进行解决）；
对于因内壁附着的沉积物造成的水口堵塞，可采用人工清理的方法进行处理，即捅开。

这种操作对操作者技术水平要求较高，成功率较低。

对于因钢水二次氧化造成的水口堵塞，处理时，应在水口堵死之前对钢水进行Ca处理（向钢水中喂Ca-Si线、喷吹Ca-Si粉、或者向钢水中加入Ca-Si合金），使夹杂Al2O3变型。