304和321不锈钢连铸水口结瘤的不同机理

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.033 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2004 304和321不锈钢连铸水口结瘤的不同机理 郑宏光》陈伟庆》李志恩)李学峰 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000832)太原钢铁公司，太原030003 摘要分析了304和321不锈钢连铸水口结瘤物的物相，探讨了结瘤机理.结果表明，304 水口结瘤物主要由Al,O,Mg0A1,O和少量细小的金属颗粒构成，结瘤层较薄，对正常浇铸的 影响不显著，控制钢中A1<0.01%,可改善其结瘤.32】连铸水口结瘤有TiN和C0·TiO2两种类 型：TN型结瘤物主要由TN和少量金属组成，控制措施是保持钢中钛氮积小于3.5，AK0.01%: Ca0·TiO,型结瘤物由CaO·TiO,-MgO·Al,O,和大量金属构成，尽可能减少钢中Ca0·TiO,-Mg0 Al,O,双相夹杂物的数量和避免二次氧化，可改普Ca0·TO,型结瘤，适当提高浇铸温度可缓 解CaO·TiO2型结瘤 关键词不锈钢：连铸：浸入式水口：结瘤 分类号T℉771.1 钛稳定化不锈钢AISI321在工业生产中常常 炉一钢包底吹氩一板坯连铸.两炉321的冶炼条 出现连铸浸入式水口结瘤，导致浇铸困难，甚至 件分别为：321A炉采用低铝硅铁(A1=0.05%)作还 断浇，ASI304不锈钢不含钛，连铸水口虽有结 原剂，钛线含铝量较高(AI=1.4%),未用Al和Ca- 瘤，但并不影响正常浇铸.本文对321和304两种 Si脱氧，浸入式水口采用氩封：321B炉治炼时采 不锈钢的连铸浸入式水口结瘤进行了对比研究. 用普通硅铁(Al=1.5%)、用A1和Ca-Si脱氧，浸入 1冶炼条件和研究方法 式水口未采用氩封.304采用普通硅铁(A1=1.5%) 还原，未用Al脱氧，加入了Ca-Si合金，使用整体 两种不锈钢的生产流程均为：电弧炉一AOD 式浸入式水口.表1给出了三炉钢的化学成分. 表1三炉不锈钢的化学成分（质量分数%） Table 1 Chemical composition of the three-heat stainless steel % 钢种炉次C Si Mn P S Cr Ni Ti Alt总[O]N] 321 A 0.0300.730.990.0280.00317.319.350.310.0190.00360.0127 321 B 0.0450.66 1.02 0.0240.00117.139.19 0.19 0.0180.00350.0119 304 0.0300.661.03 0.0280.00317.47 9.44 0.0200.00650.0450 分捌取：炉使用后的浸入式水口，304不锈 从而确定结瘤物中的物相类型. 钢以到是连浇180m铸坯后的水口.321A炉取到 的是因结晶器中出现“结鱼”，拉坯15m后停浇 2结果与分析 的水口：321B炉取到的是浇至坯长22m时因结 21304不锈钢的连铸水口结瘤 瘤严重而换下的水口. 图1是304不锈钢浸入式水口结瘤物的扫描 取生产使用过的浸入式水口，在结晶器钢液 电镜照片，结瘤物是比较均匀的一层，厚度约3一4 面以上的水口部分切开个横断面，取~小段圆 mm.扫描电镜能谱分析表明，其主要的物相有 孤制成光片，在：光学显微镜下观察其显微结构， MgO·Al,O(深灰色，AlO(深灰色)、单质Si(浅灰 再利用手描电镜确定不同部位物相的化学成分， 色)和细小金属颗粒（浅灰色圆型）等. 收稿日期2004U1-14郑宏光男，37岁，扁1，博上研究生 304冶炼时未加A1脱氧，但因普通硅铁含A! *国家自然科学基金和宝钢集团联合资助项目N0.50374011) 较高(A1=1.5%),钢中A1=0.02%,不仅会形成

第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 和 不锈钢连铸水 口 结瘤 的不 同机理 郑宏 光 辣伟庆 李志 恩 李学峰 北 京 科技 大 学 冶 金 与 生 态 工 程 学 院 ， 北 京 太 原 钢 铁 公 司 ， 太 原 摘 要 分析 了 和 不 锈 钢 连 铸水 口 结瘤 物 的物相 ， 探 讨 了 结 瘤 机 理 结果 表 明 ， 水 口 结瘤 物主 要 由 ， 。 和 少 量细 小 的金 属颗 粒 构成 ， 结瘤 层 较 薄 ， 对 正 常浇 铸 的 影 响不 显 著 ， 控 制钢 中 ， 可 改善 其 结瘤 连 铸水 口 结瘤 有 和 · 两 种 类 型 型 结瘤 物主 要 由 和 少 量 金属 组 成 ， 控 制措施 是 保 持钢 中铁 氮 积 小 于 ， 型 结瘤 物 由 · 一 ，和 大 量 金 属 构 成 ， 尽 可 能减 少钢 中 一 · 双 相 夹 杂 物 的数 量 和 避 免 二 次氧化 ， 可 改 善 型 结 瘤 ， 适 当提 高 浇 铸温 度 可 缓 解 · 型 结瘤 关键词 不 锈 钢 连铸 浸 入 式水 口 结瘤 分 类 号 钦 稳 定 化 不 锈 钢 犯 在 工 业 生 产 中常 常 出现 连 铸 浸 入 式 水 口 结瘤 ， 导 致 浇 铸 困难 ， 甚 至 断浇 不 锈 钢 不 含 钦 ， 连铸 水 口 虽 有 结 瘤 ， 但 并 不 影 响正 常浇铸 本文 对 和 两 种 不 锈 钢 的连 铸 浸 入 式 水 口 结瘤 进 行 了对 比研 究 冶 炼 条 件 和 研 究方 法 两 种 不 锈 钢 的 生 产 流 程 均 为 电弧 炉一 炉一钢 包 底 吹氨 一板 坯 连 铸 两 炉 的冶 炼 条 件 分 别 为 犯 炉 采用 低 铝 硅 铁 作还 原 剂 ， 钦 线 含 铝 量 较 高 卜 ， 未 用 和 二 脱 氧 ， 浸 入 式 水 口 采用 氢 封 炉 冶 炼 时采 用 普 通 硅 铁 卜 、 用 和 脱 氧 ， 浸 入 式 水 口 未采 用氢 封 采 用 普 通 硅 铁 二 还 原 ， 未用 脱 氧 ， 加 入 了 合 金 ， 使 用 整 体 式浸 入 式水 口 表 给 出 了三 炉 钢 的化 学 成 分 表 三 炉 不 锈钢 的 化 学成 分 质 量 分 数 一 钢 种 炉 次 一 乡 刀 刀 困 ， 总 分 别取 炉 使用 后 的浸 入 式 水 口 不 锈 钢 取 到 是 连 浇 铸 坯 后 的水 口 炉 取 到 的 是 因 结 晶器 中 出现 “ 结 鱼 ” ， 拉 坯 巧 后 停 浇 的水 日 炉 取 到 的是 浇 至 坯 长 时 因 结 瘤 严 重 而 换 卜的水 口 取 生 产 使 用 过 的浸 入 式 水 口 ， 在 结 晶器 钢 液 面 以 士的水 日 部 分 切 开 ‘ 个 横 断 面 ， 取 一 小段 圆 弧 制 成 光 片 ， 在 光 学 显 微 镜 下 观 察 其显 微 结 构 ， 再 利 川 扫 描 电镜 确 定 不 同部位 物 相 的化 学成 分 ， 收稿 日期 一 郑宏 光 男 ， 岁 ， 高 ， 博 士 研 究 生 国家 自然科学基 金和 宝 钢 集 团联 合 资助项 目 从 而 确 定 结瘤 物 中 的物 相 类 型 结 果 与 分 析 不 锈 钢 的连 铸 水 口 结瘤 图 是 不 锈 钢 浸 入 式 水 口 结瘤 物 的扫 描 电镜 照 片 结瘤 物 是 比较 均匀 的一 层 ， 厚度 约 一 扫 描 电镜 能谱 分 析 表 明 ， 其 主 要 的物相 有 · ， 深 灰 色 ， 深 灰 色 、 单质 浅 灰 色 和 细 小金 属 颗 粒 浅灰 色 圆型 等 冶 炼 时 未 加 脱 氧 ， 但 因普 通 硅 铁 含 较 高 二 ， 钢 中 “ ， 不 仅 会 形 成 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．06．033

VoL26 No.6 郑宏光等：304和321不锈钢连铸水口结瘤的不同机理 ·597· N%]×10表示.表2给出了四炉321不锈钢浇铸 前钢中的钛氮积与水口结瘤类型的关系，可见， 钛氮积较高（大于3.9）时会形成TN型结瘤 表2321不锈钢的钛氨积与结瘤类型的关系 Table 2 Effect of [Ti%]x[N%]x10'on clogging types in type 321 stainless steel 炉号[Ti%] N%][Ti%N%]×10结瘤类型 A炉0.31 0.0127 3.937 TiN型 E炉0.22 0.0117 2.574 Ca0.TiO,型 图1304不锈钢漫入式水口结瘤物的扫描电镜照片 F炉0.17 0.0178 3.026 Ca0.TiO2型 Fig.1 SEM photograph of deposits on the submerged en- G炉0.22 0.0104 2.244 Ca0.TiO,型 try nozzle of type 304 stainless steel AO,而且还会进一步反应生成Mg0·A,O,.这 TN容易以钢液中的MgO·Al,O,AlO,为核 心析出回，形成含芯的TN.浇铸前钢中存在大量 些夹杂物在浇铸过程中沉积附着在浸入式水口 的含芯TN是造成此类结瘤的主要原因.图3示 内壁上形成结瘤物.结瘤物中的单质硅是由钢中 A1还原保护渣或水口耐材中的SiO2生成的. 出了四炉321不锈钢浇俦前钢样中单位面积TN 的数量.可见，由于321A炉的[T]和[A]含量都较 2[A]+3/2SiO2=3/2[Si]+Al2O, (1) 高，钢中含芯TN的数量显著增加.因此，在浇铸 生成的单质Si没有完全熔化就凝固在铸坯 过程中，钢中存在的大量含芯TN,与因温度降低 中.可见，304不锈钢连铸浸入式水口结瘤机理 而析出的TN一齐呈网状结构附着在水口内壁， 是：钢液流过浸入式水口时，钢中的A1O, 少量钢液凝固其间形成结瘤物.随着浇铸的进行 Mg0·AL,O,等夹杂物部分沉积附着在水口内壁上 结瘤层不断增厚，由于结瘤物以高熔点的TN为 形成结瘤.结瘤物内只有少量细小的金属颗粒凝 主，实验表明提高浇铸温度不能缓解结瘤 固其中，结瘤层较薄。 120 2.2321不锈钢的连铸水口结瘤 02 网含芯TiN (1)TiN型水口结瘤. 口不含芯TiN 80 图2是321A炉连铸水口结瘤物的扫描电镜 照片.可见，结瘤物中大量分布着呈网状结构的 夹杂物，金属凝固其间，扫描电镜分析表明，主要 物相有MgO·AlO,(深灰色)入TN(浅灰色)和金属 (灰白色).很多TN是以MgO·Al,O为核心生成 A 炉次 的，也有单独存在的TN. 图3四炉321不锈钢浇铸前钢样中的氯化钛数量对比 喂入T线后，钢中生成TN夹杂物，它的形 Fig.3 Comparison of TiN quantity in four-heat type 321 成与钢中T和N含量有关四，可用钛氮积[Ti%]× stainless steel before casting (2)Ca0·Ti02型水口结瘤 图4是321B炉水口结瘤物的扫抗电镜照片， 可见，该炉水口结瘤物是三层结均：分别是初始： 附着层（图4(a)上部）、中间沉积（图4(a)下部）和 金属附着层（图4b),厚度约10mm.物相分析表 明：初始附着层的物相有ZO,(灰白色)、Al,O,(深 灰色)和金属（浅灰色）：中间沉积层和金属附着层 中的非金属物相为Cao.Tio,-MgO.Al,O,在金属 图2321A炉漫入式水口结瘤物的扫描电镜照片 附着层中形成树枝状结构，金属附着凝固其上， Fig.2 Morphology of deposits on the submerged entry no- 结瘤物中金属附着层厚度约7mm. zzle of 321A heat 当钢中加入Ti后，由下列反应生成Ca0

‘ 郑宏 光等 和 不锈钢 连铸水 口 结瘤的不 同机理 一 图 不 锈钢 漫 入式 水 口 结瘤物 的扫描 电镜照 片 · 叮 ， 困 」 表 示 表 给 出了 四炉 不锈 钢 浇 铸 前钢 中 的钦氮 积 与水 口 结瘤 类 型 的关系 可 见 ， 钦氮 积 较 高 大 于 ， 时会 形成 型 结瘤 表 不锈钢 的钦氮积 与结瘤类型 的 关系 幻陇 亡 竹 口 护 此 】 日如 灯 韶 勿 俪 炉 号 【 团 · 困 」 。 ， 结瘤类 型 炉 型 炉 · 型 炉 · 型 炉 · 型 甲︵日 · 令咧象娜架崔︾ 儿 ， 而且 还 会进 一 步 反应 生 成 这 些 夹 杂 物 在 浇 铸 过 程 中沉 积 附着 在 浸 入 式 水 口 内壁 上形成 结瘤物 结瘤物 中 的单质硅 是 由钢 中 还 原保 护渣 或 水 口 耐 材 中 的 生成 的 卜 二 ， 生成 的单质 没 有完全熔 化就 凝 固在铸 坯 中 可 见 ， 不 锈 钢 连铸 浸 入 式 水 口 结瘤 机 理 是 钢 液 流 过 浸 入 式 水 口 时 ， 钢 中 的 ， 等夹 杂物 部 分 沉积 附着 在 水 口 内壁 上 形成 结瘤 结瘤物 内只 有少 量 细 小 的金 属颗 粒 凝 固其 中 ， 结瘤 层 较 薄 不 锈 钢 的连铸 水 口 结瘤 型 水 口 结瘤 图 是 炉 连 铸 水 口 结瘤物 的扫 描 电镜 照 片 可 见 ， 结瘤 物 中大量 分 布着 呈 网状 结 构 的 夹杂物 ， 金属 凝 固其 间 扫描 电镜 分析表 明 ， 主 要 物 相 有 · 深 灰色 、 浅灰色 和 金 属 灰 白色 很 多 是 以 为核 心 生成 的 ， 也 有 单 独存 在 的 ， 喂 入 线 后 ， 钢 中生成 夹 杂物 ， 它 的形 成 与钢 中 和 含 量 有 关 口，， 可 用 钦氮 积 「 」 容 易 以钢 液 中 的 ， 鼓 为核 心 析 出 ‘ ， 形 成 含 芯 的 浇 铸 前 钢 中存 在 大 量 的含 芯 是造 成 此类 结瘤 的主 要 原 因‘ 图 示 出 了 四炉 不锈 钢 浇 铸 前 钢 样 中 单位 面 积 的数 量 可 见 ， 由于 炉 的 和 「〕含 量都 较 高 ， 钢 中含 芯 的数 量 显 著增 加 因 此 ， 在 浇 铸 过 程 中 ， 钢 中存在 的大 量含芯 ， 与 因温度 降低 而 析 出 的 一 齐 呈 网状 结 构 附着 在水 口 内壁 ， 少量钢 液 凝 固其 间形成 结瘤 物 随着 浇铸 的进 行 结瘤 层 不 断增 厚 由于 结瘤 物 以 高熔 点 的 为 主 ， 实验 表 明提 高浇 铸温 度 不 能缓 解 结瘤 目 含芯 氮 口 不 含芯 一 夔…蔚 矿矿 炉次 图 四 炉 不 锈 钢 浇铸前钢 样 中 的氮 化 钦 数 量 对 比 馆 · 训 一 图 炉漫 入 式 水 口 结瘤 物 的扫描 电镜照 片 论 口 · 型水 口 结瘤 · 图 是 炉 水 口 结瘤 物 的 扫 描 电镜 照 片 可 见 ， 该 炉 水 口 结 瘤物 是三 层 结钧 分 别是 始 附着 层 图 上 部 、 中间沉 积 层 ‘图 ‘ 部 和 金 属 附着 层 图 ， 厚度 约 物 相 分 析 表 明 初 始 附着层 的物 相 有 找 灰 自色 、 ‘深 灰色 和 金 属 浅灰色 中 间沉 积 层 和 金 属 附着层 中 的非 金 属 物 相 为 · ， ， 在 金 属 附着 层 中形 成 树 枝状 结构 ， 金 属 附着凝 固其 上 结瘤物 中金 属 附着层 厚度 约 当 钢 中 加 入 后 ， 由下 列 反 应 生 成 ·

·598· 北京科技大学学报 2004年第6期 200m 图5321B炉水口结瘤物中Ca0·Ti0,-Mg0·A山，0，的形 貌.浅灰色为Ca0·TiOz,深灰色为Mg0AO,灰白色 为金属 Fig.5 Morphology of CaO-TiO,-MgO.Al,O,in deposits on the submerged entry nozzle of 321B heat 下，TN被氧化，所以在结瘤物中未发现TN. 图4321B炉浸入式水口结瘤物的扫描电镜照片 综合分析可知，Ca0·TiO型结瘤机理为：由 Fig.4 SEM photographs of deposits on the submerged en- 于钢中加入Al和Ca-Si或钢液与炉渣反应，出钢 try nozzle of 321B heat 后钢中存在较多的Ca0-Si0,CaO-Si0z-Al,O,等 夹杂物，这些夹杂物在喂钛线前的吹氩过程中未 TiO2-MgO·Al,O双相夹杂物： 能有效地被排出，喂钛线后，经反应转变为 CaO+ALO,+[Ti]+[Mg]+3[O] CaO.Tio2-MgO·AlO,双相夹杂物，如果吹氩搅 =Ca0·TiO2-Mg0·Al,O (2) 式中，AlO和Ca0有两个来源：一是钢中加入A1 拌裸露钢液面会进一步增加这类夹杂物的数量. 和Ca-Si后生成的CaO-SiO2,Ca0-SiO2-AlO,等夹 当钢液通过浸入式水口时，钢中部分CaO·TiO2- MgO·A1,O,双相夹杂物沉淀附着在水口内壁，形 杂物；二是钢液与炉渣反应形成的含A1O和 成树枝状结构与凝固金属一起形成结瘤物m.由 CaO的夹杂物.其中加入AI和CaSi后生成的 于结瘤物中金属附着层占70%左右，实验表明提 夹杂物数量较大. 钢中A1>→0.01%时，A1会与顶渣或包衬中的 高浇铸温度可熔化金属附着层中的部分金属，使 MgO发生反应，生成的Mg进入钢液"，钢中T也 金属附着层减薄，从而改善水口结瘤. 能还原MgO,反应式如下： Ca0·TiO,型结瘤的控制分两种情况：(1)不加 3(MgO)+2[Al]=ALO,+3[Mg] A1并采用低铝硅铁还原，控制钢中Al<0.01%,不 (3) 5(MgO)+3[Ti]=Ti,O,+5[Mg] 加CaSi,严格控制二次氧化，就能有效控制钢中 (4) 喂入Ti线后，[T]能还原CaO-Si0,CaO-SiO2 CaO·TiO2-Mg0·Al,O双相夹杂物的数量，从而 Al,O,等夹杂物中的SiO2形成T,O: 显著改善连铸水口结瘤.(2)如果采用普通硅铁 3T+2si0,=3Si+Ti,0, (A1=1.5%)还原，且出钢加Ca-Si,钢液中就会形 (5) 成较多的CaO-SiO2,CaO-Si0-AlhO,等夹杂物，在 321B炉因吹氩搅拌强度过大，钢液面裸露造 这种情况下，若钢中Ca/A1比合适(0.13%)，且通 成二次氧化，使钢中生成CaO·TiO2-Mg0·Al,O 过喂钛线前的吹氩弱搅拌有效地排除钢中含 双相夹杂物的数量显著增多.这种夹杂物在浇注 CaO的夹杂物，就能避免喂钛线后生成大量的 初期大量附着在水口内表面形成中间沉积层，并 CaO·TiO2-Mg0·Al,O,双相夹杂物，也不会导致 在金属附着层中形成树枝状结构（其形貌见图 严重的水口结瘤 5),因而造成浸入式水口严重结瘤. 此外，321B炉浇铸过程中由于可更换式浸入 3 结论 式水口没有氩封而存在二次氧化，在这种条件 (1)304不锈钢连铸水口结瘤物主要由A10

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 图 炉 水 口 结瘤物 中 · 一 · 从 ，的 形 貌 浅 灰 色 为 · ， 深 灰 色 为 · 从 ，， 灰 白色 为 金属 褚 · 厂 · ， 妞 叮 恤 图 炉 浸 入 式水 口 结 瘤物 的 扫 描 电镜照 片 馆 · 七 皿 口 厂 · 双 相 夹 杂物 【 』· 一 · 从 式 中 ， ， 和 有 两 个 来源 一 是 钢 中加 入 和 后 生 成 的 一 ， 一 气 ， 等夹 杂物 ’ 二 是 钢 液 与 炉 渣 反 应 形 成 的含 ， 和 的夹杂物 ，， 其 中加 入 和 后 生 成 的 夹 杂物 数 量较大 钢 中 时 ， 会 与顶 渣 或 包 衬 中的 发 生 反应 ， 生 成 的 进 入 钢 液 「，，， 钢 中 也 能还 原 ， 反 应 式如 下 少、 、 龟内 了、 、 似 ， 四 “ 囚 喂入 线 后 ， 能还 原 ， 等 夹 杂 物 中的 形 成 卜 合 ， 。 ， ， 下于 十 飞 ‘ 乙 炉 因 吹氢搅 拌 强度 过 大 ， 钢 液面 裸 露造 成 二 次 氧 化 ， 使 钢 中 生 成 · 一 · 双 相 夹杂物 的数 量 显 著增 多 这 种 夹杂 物 在 浇注 初 期 大 量 附着 在 水 口 内表 面 形 成 中间沉 积 层 ， 并 在 金 属 附着 层 中形 成 树 枝 状 结 构 其 形 貌 见 图 ， 因 而 造 成 浸 入 式 水 口 严 重 结瘤 此 外 ， 炉 浇铸 过 程 中 由于 可 更 换式浸 入 式 水 口 没 有 氢 封 而 存 在 二 次 氧 化 ， 在 这 种 条 件 下 ， 被 氧化阁 ， 所 以在 结瘤物 中未 发现 综 合 分 析 可 知 ， · 型 结 瘤 机 理 为 由 于 钢 中加 入 和 或 钢 液 与 炉渣 反 应 ， 出钢 后 钢 中存在 较 多 的 卜 ， 卜 犷 等 夹 杂物 ， 这 些 夹杂物在 喂钦线 前 的吹氢 过程 中未 能 有 效 地 被 排 出 ， 喂 钦 线 后 ， 经 反 应 转 变 为 · 厂 · 双 相 夹 杂物 ， 如 果 吹 氢 搅 拌 裸露 钢 液面 会 进 一 步 增 加这类夹 杂物 的数量 当钢 液 通 过 浸入 式水 口 时 ， 钢 中部分 · 一 双 相 夹 杂 物沉 淀 附着 在 水 口 内壁 ， 形 成树 枝 状 结构 与凝 固金 属一 起 形 成 结 瘤物 闭 由 于 结瘤 物 中金属 附着 层 占 左 右 ， 实验 表 明提 高浇铸温度 可熔 化 金 属 附着层 中的部分金 属 ， 使 金 属 附着层 减薄 ， 从而 改善 水 口 结 瘤 · 型 结瘤 的控制 分 两种 情 况 不 加 并采 用 低 铝 硅 铁 还 原 ， 控 制 钢 中 ， 不 加 ， 严 格控 制 二 次氧 化 ， 就 能有 效控 制钢 中 · 一 双 相 夹 杂 物 的数 量 ， 从 而 显 著 改 善连 铸水 口 结瘤 如果 采用 普通硅 铁 二 还 原 ， 且 出钢 加 ， 钢 液 中就 会 形 成 较 多 的 一 ， 于 犷 ， 等 夹 杂物 ， 在 这 种 情 况 下 ， 若钢 中 比合 适 功 ， 且 通 过 喂 钦 线 前 的 吹 氢 弱 搅 拌 有 效 地 排 除 钢 中 含 的夹杂 物 ， 就 能 避 免 喂 钦 线 后 生 成 大 量 的 一 · 双 相 夹 杂物 ， 也 不会 导 致 严 重 的水 口 结瘤 结 论 不 锈 钢 连 铸 水 口 结瘤 物 主 要 由

VoL26 No.6 郑宏光等：304和321不锈钢连铸水口结瘤的不同机理 ·599 MgO·A1,O和少量细小的金属颗粒构成，结瘤层 生成数量，从而改善水口结瘤， 较薄，对正常浇铸的影响不显著.控制钢中A< 0.01%,可改善此类结瘤. 参考文献 (2)321不锈钢浸入式水口结瘤有TiN和Ca0 1 Mizuno K,Todoroki H,Noda M,Tohge T.Effects of Al ·T02两种类型，它们都是钢中夹杂物沉淀附着 and Ca in ferrosilicon alloys for deoxidation on inclusion 的结果，其结瘤层较厚，常常导致浇铸困难，甚至 composition in type 304 stainless steel [J.Iron Steelma- ker,2001(8):93 断浇. 2 Nunnington R C,Sutcliffe N.The Steelmaking and casting (3)321不锈钢TN型结瘤物主要以高熔点、 of Ti stabilized stainless steels [A].59th Electric Furnace 呈网状相连的TN和少量金属构成，提高浇铸温 Conference and 19th Process Technology Conference 度不能缓解结瘤.保持钢中钛氮积小于3.5，控制 Proceeding (USA)[C].Iron and Steel Society/AIME. 钢中A1<0.01%,可减少TN型结瘤. 2002.361 (4)321不锈钢Ca0·Ti02型结瘤物主要由 3 Scoczylas G,Dusgupta A,Bommaraju.characterization CaO·TiO2-Mg0·Al,O,双相夹杂物呈树枝状在水 of the chemical interactions during the casting of high-tit- 口内壁附着沉积形成，金属凝固其间，且金属附 anium low-carbon enameling steels [J].Continuous Cas- 着层较厚.提高浇铸温度可使金属附着层中的部 ting1995,7:197 4 Yoshihiko,Higuchi.Inclusion modification by calcium 分金属熔化，使金属附着层减薄，从而缓解浸入 treatment [J].ISIJ Int,1996,36(Suppl):151 式水口结瘤 5 Kim J W.Formation Mechanism of Ca-Si-Al-Mg-Ti-O (5)结瘤层厚度与钢中CaO·TiO,-Mg0·Al,O inclusions in type 304 stainless steel [J].ISIJ Int,1996,36 双相夹杂物的数量有关，冶炼过程不加Al,CaSi (Suppl):140 合金，可显著减少喂钛线后钢中CaO.TiO2-Mg0 6 Gao Y,SORIMACHI Kenichi.Formation and clogging ·AlO双相夹杂物的生成数量，使结瘤层明显变 materials in an immersed nozzle during continuous cas- 薄；或者采用普通硅铁(A1=1.5%)还原，并加Ca ting of titanium stabilized stainless steel [J].ISIJ Int., 1993,33(2):291 Si合金，在钢中Ca/Al比合适(0.13%)的前提下， 7 Kim Dong S.Clogging of submerged entry nozzle during 通过喂钛线前的吹氩软搅拌尽可能排出钢中 the casting of titanium bearing stainless steels [A].80th Cao-Sio2,CaO-SiOz-AlO,等夹杂物，也可减少喂 Steelmaking Conference Proceedings [C].Iron and Steel 钛线后钢中CaO·TiO2-MgO·AlO3双相夹杂物的 Society/AIME,1997.145 Different Mechanisms of Clogging in Continuous Casting of Type 304 and 321 Stainless Steels ZHENG Hongguang",CHEN Weiqing,LI Zhien LI Xuefeng 1)Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Taiyuan Iron Steel Co.Ltd.,Taiyuan 030003,China ABSTRACT The clogs on the submerged entry nozzle of type 304 and 321 stainless steels were investigated,and the mechanisms of clogging were discussed.The results indicated that deposits on the nozzle in type 304 stainless steel consists of Al,O,MgO.ALO,and some metal.Because of the thin deposits,the casting was not affected ob- viously and could be improved by controlling [Al]<0.01%.There are two kinds of clogging,namely TiN-type and CaO.TiO,-type clogging,in the casting of type 321 stainless steel.TiN-type clogging consists of a lot of TiN in- clusions and some metal,and could be improved by [Ti%]N%]x10<3.5 and [AI]<0.01%in liquid.CaO.TiO- type clogging consists of CaO.TiO-MgO-ALO,and a lot of metal,and could be improved obviously by reducing the amount of CaO.TiO-MgO.ALO,inclusions in molten steel. KEY WORDS stainless steel;continuous casting;submerged entry nozzle;clogging

郑 宏光等 和 不 锈钢 连 铸 水 口 结瘤的不 同机 理 ， 和 少量 细小 的金 属 颗 粒 构成 ， 结瘤 层 较薄 ， 对 正 常浇铸 的影 响不 显 著 控 制钢 中 ， 可 改 善此 类 结瘤 不锈 钢 浸 入 式水 口 结瘤 有 和 · 两种 类 型 ， 它 们 都是钢 中夹 杂物 沉 淀 附着 的结果 其结瘤层 较厚 ， 常 常导致浇铸 困难 ， 甚 至 断浇 ， 不锈 钢 型 结瘤 物主 要 以高熔 点 、 呈 网状 相连 的 和 少量 金属 构成 ， 提 高浇铸温 度不 能缓解 结瘤 保 持钢 中钦氮积 小于 ， 控 制 钢 中 ， 可 减 少 型 结瘤 犯 不 锈 钢 · 型 结 瘤 物 主 要 由 · 一 · 双 相 夹 杂 物呈 树 枝 状 在 水 口 内壁 附着 沉积 形 成 ， 金 属 凝 固其 间 ， 且 金 属 附 着层 较厚 提高浇 铸温度 可使金属 附着层 中 的部 分金属 熔化 ， 使金 属 附着层 减 薄 ， 从 而缓解 浸 入 式水 口 结瘤 结瘤层 厚度 与钢 中 · 一 · 双 相 夹 杂物 的数量 有 关 ， 冶炼过程 不 加 ， 卜 合 金 ， 可 显 著减 少 喂钦 线 后钢 中 · 一 · 双 相 夹杂 物 的生 成 数量 ， 使 结瘤 层 明显 变 薄 或 者采 用 普通 硅 铁 卜 还 原 ， 并 加 合 金 ， 在钢 中 比合 适 的前 提 下 ， 通 过 喂 钦 线 前 的 吹 氢 软 搅 拌 尽 可 能 排 出 钢 中 卜 ， 卜 一 ， 等夹 杂物 ， 也 可 减少 喂 钦 线 后 钢 中 · 一 · 双 相 夹 杂物 的 生成 数 量 ， 从 而 改善 水 口 结瘤 参 考 文 献 ， ， 城 劝 加 ‘ 】阳 比 ， ， 肠 功 脱免咫 ， ， 幻。 一 助 ， ， 肠次。 ， 珑 妙 饥 月 仁 ， 即 卜 一 ， ， ， ， ， 如 飞 川 姗 刀 ， ， 明 阵 恤欧访 免 ， 越寥碑 毗 〔妈伍万 肠 心几 ” 脚尹 唱 即 飞 比 ， 珑 ， ， 几 丫以 卜 ， 厂几妙 ， ， 喀 几 ， · 雌 ， 一勿 · 一妙 ， 一勿 ， · 困 ， · 勿 · 一 · 几 孟 ， 阴 · 一 ·