带直立段弧形连铸机铸坯内弧夹杂物的聚集.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.05.002 第17卷第5期北京科技大学学报 Vol.17 No.5 199510 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct1995 带直立段弧形连铸机铸坯内弧夹杂物的聚集吴冬梅刘新华蔡开科安连志北京科技大学冶金系，北京00083 摘要对在线硫印检测中发现带直立段的弧形连铸机内弧侧出现夹杂物集聚的铸坯进行了系统的检验，对夹杂物的数量、组成、类型、分布进了分析.内弧侧集聚的夹杂物主要来源于浸入式水口中的堵塞物，它们被卷入到液相穴的深处而未能上浮，被凝固前沿捕捉所致·文中还提出了相应的解决措施，关键词连铸板坏，夹杂物，结晶器中图分类号T℉777.1 Non-Metallic Inclusions Accumulation in the Slab Inner-Side for Vertical Bending Caster Wu Dongmei Liu Xinhua Cai Kaike An Lianchi Department of Metallurgy.USTB.Beijing 100083,PRC ABSTRACT Non-metallic inclusions accumulated in the inner-side of slab for verti- cal bending caster were obserbed by on-line sulphur-print examination.The quantity or distribution and composition of inclusions is examined for such slab.It is concluled that the non-metallic inclusions accumulated in the inner-side of slab came from the blockage matrix of the immersion nozzle,which was entrapped into the liquid pool. Some improvements to avoid the includions accumulation are also presented. KEY WORDS continuous casting slab,inclusions,caster 传统的弧形连铸机距铸坯内弧侧约1/4处有一个夹杂物集聚带，这是弧形连铸机的缺陷，采用直结晶器带直立段的弧形连铸机可促进液相穴内夹杂物的集聚.它被某厂的这种类型连铸机（直立段2.55）生产的铸坯现场采样分析的结果证实·然而，在钢包·中间包散开浇铸铝镇静钢的条件下，硫印检验发现有的铸坯内弧侧也存在夹杂物集聚的异常现象，本文的目的是分析铸坯内弧侧集聚夹杂物的性质和夹杂物集聚产生的原因及相应的解决办法， 1 实验方法 (I)取样方法横向切取铸坯样，沿每块铸坯宽度的1/2和1/4处切取两条试样，分别 1994-10-20收稿第一作者女24岁顾士

第 17 卷第 5 期北京科技大学学报 l 姚年 10 月 Jo u m a l o f U n i v e rs i t y o f S d e n ce a n d Te c h n o l o g y B e ij i n g V ol . 17 N o . 5 O CL I竺浏巧带直立段弧形连铸机铸坯内弧夹杂物的聚集吴冬梅刘新华蔡开科安连志北京科技大学冶金系 , 北京 1《众 )83 摘要对在线硫印检测中发现带直立段的弧形连铸机内弧侧出现夹杂物集聚的铸坯进行了系统的检验 , 对夹杂物的数量、组成、类型、分布进了分析 . 内弧侧集聚的夹杂物主要来源于浸人式水口中的堵塞物 , 它们被卷人到液相穴的深处而未能上浮 , 被凝固前沿捕捉所致 . 文中还提出了相应的解决措施 . 关键词连铸板坯 , 夹杂物 , 结晶器中图分类号开7 7 . 1 N On 一 M e at ll i c I cn l us i o m A c u 江lu l a t i o n of r Ve irt ca l B e dn ign i n t he S l a b I n n e r 一 S id e C a s te r W “ Don 卯 e i L i u iX n h u a aC f U S T B , 凡王i k e A n L i口n : h i D e P a r t m e n t o f M e t a l l u r g y , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R A C T N o n 一 m e t a lli e i n c l u s i o n s a e c u m u l a t e d i n t h e i n n e r 一 s i d e o f s l a b fo r v e r t i - e a l b e n d i n g e a s t e r w e r e o b s e r b e d b y o n 一 li n e s u l P h u r 一 P r i n t e x a m i n a t i o n . T h e q u a n t it y o r d i s t r ib u t i o n a n d e o m P o s it i o n o f i n c l u s i o n s 1 5 e x a m i n e d fo r s u c h s l a b . I t 1 5 c o n e l u l e d t h a t t h e n o n 一 m e t a lli e I n e l u s i o n s a e e u m u l a t e d i n t h e i n n e r 一 s i d e o f s l a b c a r o e fr o m t h e b l o c k a g e m a t r i x o f t h e i r n r n e r s i o n n o z z l e , w h i c h w a s e n t r a P P e d i n t o t h e liq u id P o o l . S o m e im P r o v e me n t s t o a v o id t h e i n e l u d i o n s a c c u m u l a t i o n a r e a l s o P r e s e n t e d . K E Y W O R D S c o n t i n u o u s e a s t i n g s l a b , i n e l u s i o n s , c a s t e r 传统的弧形连铸机距铸坯内弧侧约 1/ 4 处有一个夹杂物集聚带 , 这是弧形连铸机的缺陷 . 采用直结晶器带直立段的弧形连铸机可促进液相穴内夹杂物的集聚 . 它被某厂的这种类型连铸机 (直立段 .2 5 m ) 生产的铸坯现场采样分析的结果证实 . 然而 , 在钢包~ 中间包敞开浇铸铝镇静钢的条件下 , 硫印检验发现有的铸坯内弧侧也存在夹杂物集聚的异常现象 . 本文的目的是分析铸坯内弧侧集聚夹杂物的性质和夹杂物集聚产生的原因及相应的解决办法 . 1 实验方法 ( l) 取样方法横向切取铸坯样 , 沿每块铸坯宽度的 1/ 2 和 1/ 4 处切取两条试样 , 分别 1男礴一 10 一 20 收稿第一作者女 24 岁硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 05. 002

第 17 卷第 5期北京科技大学学报 l姚年 10 月 oJ u m a l o f U n i v e sr i ty o f S d e n ec a n d Te c h n o l o g y B e ij i n g V ol . 17 N o . 5 O CL I竺浏巧带直立段弧形连铸机铸坯内弧夹杂物的聚集吴冬梅刘新华蔡开科安连志北京科技大学冶金系 , 北京 1《众 )83 摘要对在线硫印检测中发现带直立段的弧形连铸机内弧侧出现夹杂物集聚的铸坯进行了系统的检验 , 对夹杂物的数量、组成、类型、分布进了分析 . 内弧侧集聚的夹杂物主要来源于浸人式水口中的堵塞物 , 它们被卷人到液相穴的深处而未能上浮 , 被凝固前沿捕捉所致 . 文中还提出了相应的解决措施 . 关键词连铸板坯 , 夹杂物 , 结晶器中图分类号开7 7 . 1 N On 一 M e at ll i c I cn l us i o m A c u 江lu l a t i o n of r Ve irt ca l B e dn ign i n t he S l a b I n n e r 一 S id e C a s te r W “ Don 卯 e i L i u iX n h u a aC f U S T B , 凡王i k e A n L i口n : h i D e P a r t m e n t o f M e t a l l u r g y , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R A C T N o n 一 m e t a lli e i n c l u s i o n s a e c u m u l a t e d i n t h e i n n e r 一 s i d e o f s l a b fo r v e r t i - e a l b e n d i n g e a s t e r w e r e o b s e r b e d b y o n 一 li n e s u l P h u r 一 P r i n t e x a m i n a t i o n . T h e q u a n t it y o r d i s t r ib u t i o n a n d e o m P o s it i o n o f i n c l u s i o n s 1 5 e x a m i n e d fo r s u c h s l a b . I t 1 5 c o n e l u l e d t h a t t h e n o n 一 m e t a lli e I n e l u s i o n s a e e u m u l a t e d i n t h e i n n e r 一 s i d e o f s l a b c a r o e fr o m t h e b l o c k a g e m a t r i x o f t h e i r n r n e r s i o n n o z z l e , w h i c h w a s e n t r a P P e d i n t o t h e liq u id P o o l . S o m e im P r o v e me n t s t o a v o id t h e i n e l u d i o n s a c c u m u l a t i o n a r e a l s o P r e s e n t e d . K E Y W O R D S c o n t i n u o u s e a s t i n g s l a b , i n e l u s i o n s , c a s t e r 传统的弧形连铸机距铸坯内弧侧约 1/ 4 处有一个夹杂物集聚带 , 这是弧形连铸机的缺陷 . 采用直结晶器带直立段的弧形连铸机可促进液相穴内夹杂物的集聚 . 它被某厂的这种类型连铸机 (直立段 .2 5 m ) 生产的铸坯现场采样分析的结果证实 . 然而 , 在钢包~ 中间包敞开浇铸铝镇静钢的条件下 , 硫印检验发现有的铸坯内弧侧也存在夹杂物集聚的异常现象 . 本文的目的是分析铸坯内弧侧集聚夹杂物的性质和夹杂物集聚产生的原因及相应的解决办法 . 1 实验方法 ( l) 取样方法横向切取铸坯样 , 沿每块铸坯宽度的 1/ 2 和 1/ 4 处切取两条试样 , 分别 1男礴一 10 一 20 收稿第一作者女 24 岁硕士

…410* 北京科技大学学报 1995年No.5 a一A1,O,但主要组成为x-A1,O, (3)堵塞物与铸坯内弧侧夹杂物成分比较，用扫描电镜分析铸坯内弧的群落状或鲕状夹杂物和水口堵塞物成分，如表1所示. 表1堵塞物和夹杂物成分比较/% 名称 Al,O, SiO,S EFeO Na;O Cr,O,ZrO, MnO 堵塞物 92.26 3.650.03 3.540.16 0 0.62 0 鲕状夹杂物 90.93 2.240.743.920 0 0.38 0 由上表可知，二者成分非常接近.可以初步确定铸坯内弧侧大型夹杂物集聚是由于浸人式水口堵塞物被注流冲下，在凝固前沿被钢水捕捉，集聚在铸坯内孤侧所致· 3结果讨论 3.1注流冲击深度铸坯内弧侧夹杂物集聚是与注流在液相穴内冲击深度有关的，而注流冲击深度的计算公式为： logH=0.462 log Vc-Vs Vo 1+sine W -0.397 2 900 (I) 式中：H-注流冲击深度，m;V。~水口出口速度，可按流量相等的原则计算，mmin: Vc-拉速，mmin;Vs-夹杂物上浮速度，由stocks公式计算，m/min:W-铸坏宽度，m;0-水口向下倾角（°）. 某厂的连铸条件为：Vc=1.4mmin,0=15°，W=1300mm;若直径为1004m的夹杂物被注流带下，其上浮速度V、=2.28mmin,以上数据代入(I)式，得H=2.96m.当夹杂物直径为1504m时，H=3.37m也就是说H为2.96~3.37m.大于直立段2.55m可能发生夹杂物集聚. 32捕捉夹杂物时凝固厚度夹杂物开始集聚的位置是在注流冲击结晶器窄面，这是流股拐弯时产生的低速流动区· 假定凝固前沿开始捕捉夹杂物时刻的厚度为凝固厚度、则由平方根定律求凝固厚度： e=Kt=K(H/1 (2) 若H=(d+W)/2tg0,K=28mm·min,'=1.4mmin.得e=14.77mm.由图2可知距内弧约15mm处，开始有夹杂物集聚，该值与计算中的夹杂物开始集聚的凝固厚度e值是一致的. 此外，由图2可知，凝固前沿开始捕捉夹杂物的厚度（相当于该时刻的凝壳厚度） e=15mm,计算得H=0.42mm;夹杂物集聚峰值在距内弧表面50~75mm之间，在e=60mm 时，则H=2.95m.上述计算表明，离结晶器弯月面以下0.42m处开始有夹杂物被凝固前沿捕捉，流股冲击深度在2.95m左右，夹杂物集聚达到最大值. 至此，可以认为铸坯内弧侧夹杂物偶然集聚的原因：由于浸入式水口内壁A1,O,堵塞物被注流冲下进入结晶器液相穴而未能全部上浮：2水口注流冲击深度大于直立段2.55m

· 4 1 0 一北京科技大学学报 19 9 5年 N o . 5 : 一 Al p 3 , 但主要组成为 : 一 lA p ’3 ( 3) 堵塞物与铸坯内弧侧夹杂物成分比较 . 用扫描电镜分析铸坯内弧的群落状或鲡状夹杂物和水口堵塞物成分 , 如表 1 所示 . 表 1 堵塞物和夹杂物成分比较 / % 名称 1A 2 O 3 5 10 2 5 艺F e O N a Z o C r ZO 3 z r O Z M n O 堵塞物 9 2 . 26 3 . 6 5 0 . 03 3 . 54 0 . 16 0 0 . 62 0 鲡状夹杂物 9 0 . 9 3 2 . 24 0 . 7 4 3月2 0 0 0 . 38 0 由上表可知 , 二者成分非常接近 . 可以初步确定铸坯内弧侧大型夹杂物集聚是由于浸人式水口堵塞物被注流冲下 , 在凝固前沿被钢水捕捉 , 集聚在铸坯内弧侧所致 . 3 . 1 结果讨论注流冲击深度铸坯内弧侧夹杂物集聚是与注流在液相穴内冲击深度有关的 , 而注流冲击深度的计算公式为 [ ’ :] ` 。 g H 一 O · ` 6 2 `。 g ( Vo l + 5 1 , 1 () 岭一峡 2 命 ! 一 0 · 3 9 7 ( ` , 式中 : H 一注流冲击深度 , m ; 气一水口出口速度 , 可按流量相等的原则计算 , m /m i n ; V C 一拉速 , m /m in ; V s 一夹杂物上浮速度 , 由 s t o ck s 公式计算 , m /m i n ; W 一铸坯宽度 , m ; 0 一水口向下倾角 ( 。 ) . 某厂的连铸条件为 : Vc = 1 . 4 m 八而n , 0 二 15 。 , W 二 1 30 ~ ; 若直径为 10 0 拜m 的夹杂物被注流带下 , 其上浮速度峡= .2 28 m /njI n , 以上数据代人 (l ) 式 , 得 H = .2 % m . 当夹杂物直径为 1 50 拜m 时 , H = .3 37 m . 也就是说 H 为 .2 % 一 3 . 37 m , 大于直立段 2 . 55 m 可能发生夹杂物集聚 . .3 2 捕捉夹杂物时凝固厚度夹杂物开始集聚的位置是在注流冲击结晶器窄面 , 这是流股拐弯时产生的低速流动区 . 假定凝固前沿开始捕捉夹杂物时刻的厚度为凝固厚度 , 则由平方根定律求凝固厚度。 : e = K t ’ _ 2 = K ( H / I今 ’ ` 2 (2 ) 若 H 二 (d 十哟 / Z gt 口 , K 二 28 ~ · 而 n 一 ’ ` 2 , I ’ 一 1 . 4 m ,im n , 得。 = 14 . 7 ~ . 由图 2 可知距内弧约巧 ~ 处 , 开始有夹杂物集聚 , 该值与计算中的夹杂物开始集聚的凝固厚度 e 值是一致的 . 此外 , 由图 2 可知 , 凝固前沿开始捕捉夹杂物的厚度 (相当于该时刻的凝壳厚度 ) e = 巧 n m l , 计算得 H 二 0 .4 2 n l n ; 夹杂物集聚峰值在距内弧表ilJ 50 一 7 5 111111 之间 , 在 e = 60 nlI 时 , 则 H = .2 9 5 m . 上述计算表明 , 离结晶器弯月面以下 0 4 2 m 处开始有夹杂物被凝固前沿捕捉 , 流股冲击深度在 .2 95 m 左右 , 夹杂物集聚达到最大值 . 至此可以认为铸坯内弧侧夹杂物偶然集聚的原因: 卫由于浸入式水口内壁 lA p : 堵塞物被注流冲下进入结晶器液相穴而未能全部上浮 ; 、犷水口注流冲击深度大于直立段 2 . 5 m