中低碳钢中间包钢水增碳的原因及解决措施_罗辉

改善钢水洁净度的中间包新技术高运明　倪红卫(武汉科技大学)摘　要　铸坯质量很大程度上取决于中间包向结晶器提供钢水的洁净程度,简述了当今国外提高钢水洁净度的中间包相关新技术。

关键词　中间包　夹杂物　钢水清洁度　连铸Advanced Tundish T echniques for Improving Steel CleanlinessG ao Y unming Ni H ong wei(Wuhan University of Science &T echnology )Abstract Slab quality greatly depends on cleanliness of m olten steel provided from a tundish to a m ould.This paper briefly describes s ome relative new tundishtechniques for im proving steel cleanliness in other countries.K eyw ords tundish inclusion m olten steel cleanliness continuous casting联系人:高运明,讲师,湖北省武汉市(430081)武汉科技大学材料与冶金学院1　前　言中间包已由开始用作钢液的储存器和分配器发展成为连铸过程中最重要的钢液精炼设备。

据日本鹿岛厂的实验结果指出,从冶炼设备出钢经钢包和中间包,如不加以保护,连铸钢液中将有约70%的夹杂(内在夹杂、外来夹杂)来自于中间包。

这些夹杂在中间包内如不加以分离,将对铸坯质量和冶金工艺产生严重危害。

为减少中间包钢液夹杂,或防止中间包夹杂进入结晶器,国内外一些钢厂已采取了相当多的措施,如扩大中间包容量(包括提高中间包钢水液位)、采用“H ”型中间包,使钢液夹杂有充分时间上浮;设置堰、坝、多孔挡墙,安装石灰质过滤器,来改善中间包钢液流动状态或吸收夹杂;往中间包钢液内吹氩以促进夹杂上浮;使用碱性包衬、高碱度w (CaO )Πw (SiO 2)≥10)中间包覆盖渣来减少污染、吸收夹杂;采用长水口、中包密封技术减少中间包钢水二次氧化;加热中间包钢液特别是采用感应加热,分离夹杂物;安装钢包下渣电磁检测设备,预防下渣等等,都取得了一定效果,有些技术已成为连铸过程中的标准化作业。

LF炉精炼冶炼超低碳钢时增碳的研究LF炉精炼冶炼超低碳钢时增碳的研究摘要针对LF炉精炼冶炼超低碳钢（碳≤0.06%）时容易出现碳含量增加的问题，对LF的整个冶炼过程进行分析后，制定了相应控制措施，LF炉外精炼冶炼低碳钢时增碳的情况得到了明显的改善。

关键词LF炉；低碳钢；增碳前言在冶炼超低碳钢时，在LF炉精炼过程中常常发生碳含量增加较多，甚至造成最终碳含量超标的情况，针对这一情况我们进行了分析总结，并制定了相应的措施。

1 LF精炼炉的一些内容1.1 历史和发展LF炉是70年代初期在日本发展起来的钢包精炼设备。

由于它投资少，操作灵活和冶金效果好等特点，很快得到了广泛应用。

在1975年我国从瑞典第一次引进钢包精炼炉，到2000年左右我国已经拥有100多台钢包精炼炉[1]。

1.2 LF精炼钢水的基本原理LF由装有底吹氩搅拌装置的钢包，水冷炉盖，电极加热系统及除尘等系统组成。

在钢包内保持还原气氛的条件下，用电弧加热高碱度炉渣，边造渣边完成脱氧，脱硫等一系列炉渣精炼。

1.3 LF精炼主要任务造渣；脱氧脱硫；温度调节；精确的成分微调；去气去夹杂。

1.4 LF炉工艺的主要优点（1）炉内气氛。

在精炼时加热石墨电极与渣中的FeO、MnO、Cr2O3等氧化物作用生成CO气体，增加了炉气的还原性。

有利于钢液进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，有利于钢液质量的提高。

（2）氩气搅拌。

氩气搅拌有利于钢—渣之间的化学反应，加速物质传递，有利于钢液脱氧、脱硫及去除非金属夹杂物，还能均匀成分和温度。

此外还能加速氧化物的还原，对回收有价值的合金元素有利。

（3）埋弧加热。

LF采用的是三根电极埋弧加热，这种方法辐射小，对炉衬。

无间隙原子（IF）钢因具有无时效性、良好的深冲性能以及高的冷轧压下率等特点，广泛地应用于汽车工业中形状复杂的部件。

IF钢在冶炼浇铸过程中，会发生钢水增碳现象。

如果增碳量过大，则有可能使成品碳质量分数超标，影响炼成率。

增碳原因：1、中间包覆盖剂中间包覆盖剂与钢水接触面积大，且接触面比较活跃，覆盖剂中的碳容易进入到钢水中。

尤其是连浇第一炉钢水还没有形成稳定的流场，覆盖剂和钢水混合几率大，增碳量一般也较大。

同样，覆盖剂加入量大时，也易造成大的增碳量。

2、中间包耐材中间包工作层为镁质干式料，干式料直接与钢水接触，工作层的碳质量分数、耐侵蚀程度以及含碳杂质量对增碳也有很大影响。

3、结晶器保护渣对结晶器保护渣与钢水增碳的关系研究，结果发现保护渣增碳，不能完全去除只能减少，无碳保护渣的使用能减少增碳量，但是成本较高，现阶段还是倾向于使用含碳保护渣。

增碳的控制措施：1、原辅料改进对于原辅料改进主要是在保证合理物化性能的前提下，尽可能降低中间包覆盖剂、结晶器保护渣和中间包干式料的碳质量分数。

碳质物质在镁质干式料中起到骨架以及粘合剂的作用，如果碳质量分数过低，在烘烤时容易引起中间包塌陷。

为了解决这一问题，对干式料的配方进行了改进，消除了中间包塌陷。

2、操作方式改进对中间包覆盖剂操作的改进措施有：1）开浇炉次覆盖剂加入方法：当液面超过下挡墙时，加入100～150kg覆盖剂；当液面接近长水口下沿时加入400～450kg覆盖剂，开浇炉次覆盖剂加入量小于800kg。

2）连浇炉次覆盖剂加入量根据中间包钢水重量加入，确保中间包能够全覆盖，并且液渣层控制大于2mm即可。

3）加覆盖剂时，尽量减少中间包液面的波动。

对结晶器操作改进的措施有：1）加保护渣时，采用自动加料机进行加入，防止人工加入时对液面造成影响。

2）采用电磁制动，减少液面波动，控制液面波动值的标准差。

izaksjw 阳极氧化设备。

超低碳钢钢水增碳的分析李慈颖彭明耀王仕华甘绍君（涟源钢铁集团有限公司，湖南娄底417009）摘要：超低碳钢连铸坯的含碳量(质量分数，下同)要求控制在≤0.005%，关键在于精炼脱碳时将碳降到0.003%以下，然后在脱氧合金化、调温浇铸成坯的过程中，在各个环节采取低碳和超低碳材料及工艺手段防止钢水增碳。

关键词：超低碳钢；碳的控制；增碳Analysis of Carburization of Ultra-Low-Carbon SteelLI Ci-ying, PENG Ming-yao, WANG Shi-hua, GAN Shao-jun(Lianyuan Iron and Steel Group Co.Ltd.Loudi Hunan 417009)Abstract: The carbon content of continuous casting slab of ultra-low-carbon steel is normally required to be c ontr olled wit hin t he limit of 0.005%. T o f ulfil the pu rp ose the key p oint i s assu med to cut t he car bo n content to 0.003% down below in the refined carburization phase, and then deoxidize and alloy. In the process of temperature adjustment and casting the low carbon and extra low carbon materials and closely related technologies have to be used in each and everyoperating step in order to prevent the steel from carbonization.Keywords: ultra-low-carbon steel, carbon control, carburization1 前言超低碳钢是指含碳量在0.005%以下供冷轧用钢，该钢种生产的技术难点之一就是含碳量的控制。

钢水氮含量影响因素及控制措施李田茂;倪勤盛;刘贺华;田福【摘要】分析了转炉生产环节中由于复吹气体选择、转炉出钢口维护、合金选择、吹氩清扫以及LF精炼过程中炉内通电时间、脱氧剂、压力调节等环节对钢水增氮量的影响.采取减少转炉后吹、缩短LF通电时间等措施后,钢中氮含量控制在0.005 0％以下.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P43-46)【关键词】转炉;精炼;钢水;氮含量【作者】李田茂;倪勤盛;刘贺华;田福【作者单位】本钢集团北营炼钢厂,辽宁本溪117000;本钢集团北营炼钢厂,辽宁本溪117000;本钢集团北营炼钢厂,辽宁本溪117000;本钢集团北营炼钢厂,辽宁本溪117000【正文语种】中文【中图分类】TF703近年来，随着本钢集团北营炼钢厂优质线材品种钢生产量的不断增大以及客户对产品质量要求的不断提高，如何在提高炼成率的同时提高产品质量、满足客户需求就显得尤为重要。

钢中氮含量高不仅会增加钢材的时效、蓝脆，也使钢水中钛、硼、铌、铝元素的回收率降低并形成脆性氮化物夹杂，恶化了钢的性能。

针对此问题，本钢北营炼钢厂对生产中各个环节进行了分析，找出其中增氮量较大的环节，制定相应措施，从而使氮含量得到了有效控制。

1.1 复吹对钢中氮含量的影响在炼钢吹炼过程中，由于氧气的冲击作用以及产生的CO气体的不断逸出，钢水在增氮的同时也在进行脱氮反应。

复吹模式的选择对氮含量的影响随着脱碳反应的激烈程度而变化，若吹炼全程底部供氮气时,即便供氮强度小,钢水中氮含量也会增加至0.002 0%～0.004 5%。

实践表明,吹炼前期、中期供给氮气,钢水中增氮的可能性很小,由于吹炼前中期脱碳反应的激烈进行使钢液的吸氮速度小于脱气速度［1］。

所以,前、中期复吹氮气造成钢水吸氮的可能性很小。

而吹炼末期钢水氧含量大幅增加,使钢中氮的活度增大。

另外，熔池中产生的CO气泡的脱氮作用也会使钢中含氮量进一步降低。

消失模铸件增碳缺陷及其防止措施消失模铸钢件中，铸件的表面乃至整个断面的含碳量明显高于钢液的原始含碳量，从而造成铸件加工性能恶化而报废的现象称为增碳。

浇注过程中，泡沫模样受热汽化产生大量的液相聚苯乙烯、气相苯乙烯、苯及小分子气体（CH4、H2）等，沉积于涂层界面的固相碳和液相产物是铸件浇注和凝固过程中引起铸件增碳的主要原因。

采用增碳程度较轻的泡沫模样材料（如PMMA）、优化铸造工艺因素（浇注系统、涂料、真空度等）、开设排气通道、缩短打箱落砂时间等，都有利于有效控制铸钢件的增碳缺陷。

1、铸钢件增碳的机理泡沫模样材料都是含碳量很高的高分子材料，例如在聚苯乙烯分子中，碳的质量分数为92％，它与高温金属液接触时产生热解蒸气并最后析出大量活泼性很高的光亮碳粉。

这些热解产物一部分通过涂层向干砂型中扩散，一部分则向正在凝固的金属液中扩散，形成增碳层。

2、铸钢件增碳的影响因素凡是能影响金属与模样热解产物之间含碳量差值、浇注过程中热解产物的排出速度、热解产物与钢液或铸件相互作用时间，以及碳向钢液或铸件扩散热力学和动力学条件的因素，都会对铸钢件的增碳产生影响。

这些因素主要包括：（1）模样材料消失模铸造泡沫模样材料主要有：EPS（聚苯乙烯）、EPM-MA（聚甲基丙烯酸甲酯）、STMMA（共聚物，EPS∶EPMMA＝3∶7）等。

采用EPS材料时，出现增碳缺陷的可能大；而采用EPMMA材料，可大大减轻铸钢件的增碳缺陷；而STMMA材料综合了EPS和EPMMA的优点，为解决铸钢件增碳和气孔缺陷提供了可能。

用EPS与STMMA模件材料生产铸钢件时的增碳情况对比，如下表所示。

低碳钢消失模铸件增碳情况为了减少铸钢件的增碳，采用EPMMA或STMMA是十分有效的；但EPM-MA发气量大，发气速度也快，浇注时容易产生喷溅、呛火现象，造成气孔等缺陷；而STMMA则要好得多。

因此，STMMA 成为生产铸钢件的首选材料。

除模样材料种类的选择之外，模样的密度也是不可忽视的重要因素。

连铸中间包干式料用无碳环保型结合剂简介近年来，国内连铸中间包工作衬用第一代干式振动料多数是以热塑性干粉树脂做结合剂，取得了连续铸钢技术上的进展，低温烘烤易硬化，脱摸后衬体强度高使用整体性好，高温下无低熔点物相的形成，提高了连浇时间，但逐步发现树脂干粉在使用中有如下缺点：1酚醛树脂体成份复杂含有多种害气，如：苯，NH3等刺激性挥发物，严重污染环境，影响现场人员的身体健康；2污染钢水树脂在高温下会碳化形成残留碳，使钢水增碳，满足不了冶炼低碳钢的要求，另外还有增氢问题造成钢材氢脆，还有增磷，增硫问题；3 中温强度下降实验与实践过程中发现，从300度到1100度在线烘烤期间，强度急剧下降，因碳的氧化，造成干式料整体发酥，如果烘烤时间过长会造成其他部件如塞棒水口座砖等表皮氧化，强度下降，缩短使用寿命，还有塌包现象发生。

4 成本因素因树脂这种产品生产原料苯粉等价格忽高忽低，造成树脂市场价格不稳定，总体价格高，直接造成生产成本高，市场竞争力缩小。

针对以上几点，经过我公司技术人员不断分析研究，推出新的结合剂来代替树脂粉，取得了一定的经济和社会效益，新型结合剂和树脂干粉相比有如下优点；1．无有害气体，不污染环境，不影响工人身体健康；2．无碳、硫、磷、氢等避免钢水增碳，为冶炼品种钢打下好的基础；3．低中温烘烤时间可随机操作，不受现场烘烤条件的约束，不氧化，中温在线烘烤时强度不降反升，避免塌包事故发生，高温强度适中，用后翻包时易和永久层分离。

4．抗渣侵蚀性能优于树脂结合的，渣蚀过程以渗透为主。

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