SPHD钢可浇性的工业试验

D0L:10.13374M.issn1001-053x.2011.s1.024 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 SPHD钢可浇性的工业试验 朱经涛李京社孙丽媛宋方方丁小明 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:sunliyuanustb@163.com 摘要针对某厂应用LD-RHCC工艺生产SPHD低碳低硅铝镇静钢过程中，水口结瘤严重、连浇炉数较低的问题，通过现 场试验研究了萤石的加入对钢中夹杂物及钢水连浇性的影响.试验结果表明：水口结瘤物的主要成分是A山，0，C0Mg0,其 中AL,0,质量分数在70%以上.通过向RH炉真空室内加人一定量的块状萤石，可将出站精炼渣中钙铝质量分数比Wco/ ",控制在2左右，铸坯中A山，0，夹杂物含量有所减少并且粒径变小，钙铝酸盐夹杂物比例有所提高，连浇炉数可达到3炉 以上. 关键词低碳钢：水口：结瘤：精炼；可浇性 分类号T℉703.6 Industrial experiment of improving the castability of SPHD steel ZHU Jing-tao,LI Jing-she,SUN Li-yuan,SONG Fang-fang.DING Xiao-ming School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:sunliyuanustb@163.com ABSTRACT In view of the serious tundish nozzle clogging and less casting sequences in casting SPHD low-earbon low-silicon Al- killed steel that produced by LD-RH-CC process in a factory.the effects of adding the fluorite into the RH slag on the inclusions and castability of SPHD steel were studied.The results show that the main component of the blockage is Al,O,-CaO-Mgo with more than 70%of Al,O mass fraction.The mass fraction ratio of CaO to Al,O in refining slag can be controlled at 2 by adding some block fluo- rite through the vacuum chamber of RH furnace which is benefit to lower the content of Al,O,in the slab and also reduces its particle size.Furthermore,the proportion of Ca.Al O,inclusions is increased and the average continuous casting heats can be raised to 3 at least. KEY WORDS low carbon steel;nozzles;clogging:refining:castability 随着社会对钢种性能要求的日益提高，研究如 从钢液中去除，容易引起水口堵塞，从而导致整个浇 何提高钢种洁净度已然成为一个主要发展趋势.加 铸过程中断，是影响铝镇静钢可浇性的主要因素. 铝深脱氧可在短时间内有效降低钢中溶解氧，是获 在板坯浇铸过程中，为了避免固态A山O3的形成， 得洁净钢水的重要手段.但实践表明对于含铝较高 常用Ca对铝镇静钢进行处理).本研究针对某厂 的钢种，在开浇及浇铸过程中容易出现水口结瘤现 生产SPHD钢种连浇性差的问题，进行工业试验，通 象，造成铸机停浇，导致生产率下降.很多研究者已 过对精炼渣的调整以求改善钢水流动性，提高连浇 对低碳低硅铝镇静钢的水口堵塞进行了深入研究， 炉数 意图解决钢水的可浇性.尽管已有一定成效，但 到目前为止铝镇静钢的连浇依旧比较困难. 1工艺流程及参数 SPHD钢属于铝镇静钢，己经证实A山2O,形成的 某厂生产SPHD低碳低硅钢的工艺流程如下： 串状夹杂物如A山203、A山203·Mg0和A山203Si02难以 高炉铁水一铁水预处理-120t顶底复吹转炉RH精 收稿日期：201106-25

第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 SPHD 钢可浇性的工业试验 朱经涛 李京社 孙丽媛 宋方方 丁小明 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: sunliyuanustb@ 163． com 摘 要 针对某厂应用 LD--RH--CC 工艺生产 SPHD 低碳低硅铝镇静钢过程中，水口结瘤严重、连浇炉数较低的问题，通过现 场试验研究了萤石的加入对钢中夹杂物及钢水连浇性的影响． 试验结果表明: 水口结瘤物的主要成分是 Al2O3 --CaO--MgO，其 中 Al2O3 质量分数在 70% 以上． 通过向 RH 炉真空室内加入一定量的块状萤石，可将出站精炼渣中钙铝质量分数比 wCaO / wAl 2O3控制在 2 左右，铸坯中 Al2O3 夹杂物含量有所减少并且粒径变小，钙铝酸盐夹杂物比例有所提高，连浇炉数可达到 3 炉 以上． 关键词 低碳钢; 水口; 结瘤; 精炼; 可浇性 分类号 TF703. 6 Industrial experiment of improving the castability of SPHD steel ZHU Jing-tao，LI Jing-she，SUN Li-yuan ，SONG Fang-fang，DING Xiao-ming School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: sunliyuanustb@ 163． com ABSTRACT In view of the serious tundish nozzle clogging and less casting sequences in casting SPHD low-carbon low-silicon Al￾killed steel that produced by LD-RH-CC process in a factory，the effects of adding the fluorite into the RH slag on the inclusions and castability of SPHD steel were studied． The results show that the main component of the blockage is Al2O3-CaO-MgO with more than 70% of Al2O3 mass fraction． The mass fraction ratio of CaO to Al2O3 in refining slag can be controlled at 2 by adding some block fluo￾rite through the vacuum chamber of RH furnace which is benefit to lower the content of Al2O3 in the slab and also reduces its particle size． Furthermore，the proportion of CaO·Al2O3 inclusions is increased and the average continuous casting heats can be raised to 3 at least． KEY WORDS low carbon steel; nozzles; clogging; refining; castability 收稿日期: 2011--06--25 随着社会对钢种性能要求的日益提高，研究如 何提高钢种洁净度已然成为一个主要发展趋势． 加 铝深脱氧可在短时间内有效降低钢中溶解氧，是获 得洁净钢水的重要手段． 但实践表明对于含铝较高 的钢种，在开浇及浇铸过程中容易出现水口结瘤现 象，造成铸机停浇，导致生产率下降． 很多研究者已 对低碳低硅铝镇静钢的水口堵塞进行了深入研究， 意图解决钢水的可浇性［1--2］． 尽管已有一定成效，但 到目前为止铝镇静钢的连浇依旧比较困难． SPHD 钢属于铝镇静钢，已经证实 Al2O3 形成的 串状夹杂物如 Al2O3、Al2O3 ·MgO 和 Al2O3 ·SiO2难以 从钢液中去除，容易引起水口堵塞，从而导致整个浇 铸过程中断，是影响铝镇静钢可浇性的主要因素． 在板坯浇铸过程中，为了避免固态 Al2O3 的形成， 常用 Ca 对铝镇静钢进行处理［3］． 本研究针对某厂 生产 SPHD 钢种连浇性差的问题，进行工业试验，通 过对精炼渣的调整以求改善钢水流动性，提高连浇 炉数． 1 工艺流程及参数 某厂生产 SPHD 低碳低硅钢的工艺流程如下: 高炉铁水--铁水预处理 － 120 t 顶底复吹转炉--RH 精 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.024

◆104 北京科技大学学报 第33卷 炼炉一薄板坯连铸机，H精炼工艺流程如图1中所 目前该厂生产SPHD钢种平均连浇炉数仅有两 示.生产薄板坯规格为1650mm×75mm,中间包钢 炉，严重影响其生产节奏.因中间包温度高于该钢 水温度控制在1823~1833K,拉速1.8mmin-1.该 种液相线，排除钢水因温度过低冷凝导致水口结瘤， 钢种化学成分控制如下表1所示 初步论定造成该含铝钢水口结瘤的根本原因是二次 氧化物或固态氧化物和硫化物的聚集. =A1s上400x10-6 TIAlsl=390x10- 2水口结瘤分析 25 9IA1s=410x10-6 薄板坯连铸浇注断面薄，浸入式水口孔径较小， 宁Als=460x10-6 加铝140kg 浇注铝镇静钢时易堵塞水口，导致中间包塞棒开启 90=134x10◆ T加锰200kg 度迅速上涨，严重时造成浇注中断.很多研究者对 o 吹氧160m3.加铝140kg 于铝镇静钢水口结瘤的生成机理进行了研究，因其 9[0=199x10-6 主要成分为A山03，产生于钢中溶解氧和加入的铝 0 加铝30kg 0=358×10-6 之间的反应，是典型的脱氧生成的夹杂物，其熔点为 1700 1750 18001850 19001950 钢液温度K 2323.15K,具有较高的界面能，与钢水的润湿角为 图1RH炉精炼SPHD钢工艺流程图 140°，界面张力较大，且A山0，有相互聚群倾向，两 Fig.1 Diagram of the refining process with RH fumace 个10mA山，03夹杂粘结只需0.03s,粘结力很大且 表1SPHD低碳低硅钢的化学成分控制要求（质量分数） Table 1 Chemical composition requirements of SPHD low-earbon low-silicon Al-illed steel C Mn P Si Als N ≤0.030 0.15-0.35 ≤0.010 ≤0.018 ≤0.02 0.03-0.06 ≤0.004 粘附后有足够的强度[4].因此，氧化铝夹杂容易通 图2(a)所示，结瘤物呈白色，且不均匀.将其制样 过碰撞、积聚形成大颗粒夹杂，在浇注过程中析出， 进行成分分析，线扫描分析结果显示水口结瘤物主 并粘附在水口周围，造成水口结瘤 要组成为A山，03Ca0-Mg0,其中A山，03质量分数在 对该厂停浇水口中结瘤物进行取样分析，如 70%以上. b (e)Al 384 256 128 123.96247.92371.89495.85 显微长度m 图2水口结瘤物电镜分析.（结瘤物实物：(b)结瘤物制样：(c)线扫描元素图 Fig.2 SEM analysis of the clogging materials:(a)blockage:(b)sample:(c)line scan map 为解决水口结瘤问题，常用的方法是对钢水进 3工业试验 行钙处理，使高熔点的AL,O3与Ca0结合形成低熔 点的铝酸钙，从而提高钢水的浇注性能.钙处理后， 3.1试验过程 钢水中夹杂物要控制在合适的熔点[，如果钙处理 为改善钢水的可浇性，增大连浇炉数水口，本研 不当，不但不能改善钢水的浇注性能，反而会导致夹 究通过H精炼后期由真空室向钢液内加入一定量 杂物熔点过高或造成水口内壁侵蚀，加剧结瘤.另 的萤石(CaF,)以提高渣中钙铝比，提高渣脱氧吸附 外一个方法是对精炼渣进行调整，控制渣中低 夹杂物的能力，从而提高钢液的洁净度水平。由于 Al,03活度和高Ca0活度，提高炉渣吸收Al203或 真空作用，现场加入萤石粉末会加剧真空室的侵蚀， 高Al,03含量夹杂物的能力. 因此试验之前对萤石粉末进行造块，如图3所示，这

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 炼炉--薄板坯连铸机，RH 精炼工艺流程如图 1 中所 示． 生产薄板坯规格为 1 650 mm × 75 mm，中间包钢 水温度控制在 1 823 ～ 1 833 K，拉速 1. 8 m·min － 1 ． 该 钢种化学成分控制如下表 1 所示． 图 1 RH 炉精炼 SPHD 钢工艺流程图 Fig． 1 Diagram of the refining process with RH furnace 目前该厂生产 SPHD 钢种平均连浇炉数仅有两 炉，严重影响其生产节奏． 因中间包温度高于该钢 种液相线，排除钢水因温度过低冷凝导致水口结瘤， 初步论定造成该含铝钢水口结瘤的根本原因是二次 氧化物或固态氧化物和硫化物的聚集． 2 水口结瘤分析 薄板坯连铸浇注断面薄，浸入式水口孔径较小， 浇注铝镇静钢时易堵塞水口，导致中间包塞棒开启 度迅速上涨，严重时造成浇注中断． 很多研究者对 于铝镇静钢水口结瘤的生成机理进行了研究，因其 主要成分为 Al2O3，产生于钢中溶解氧和加入的铝 之间的反应，是典型的脱氧生成的夹杂物，其熔点为 2 323. 15 K，具有较高的界面能，与钢水的润湿角为 140°，界面张力较大，且 Al2O3 有相互聚群倾向，两 个 10 μm Al2O3 夹杂粘结只需 0. 03 s，粘结力很大且 表 1 SPHD 低碳低硅钢的化学成分控制要求( 质量分数) Table 1 Chemical composition requirements of SPHD low-carbon low-silicon Al-killed steel % C Mn S P Si Als N ≤0. 030 0. 15 ～ 0. 35 ≤0. 010 ≤0. 018 ≤0. 02 0. 03 ～ 0. 06 ≤0. 004 粘附后有足够的强度［4--5］． 因此，氧化铝夹杂容易通 过碰撞、积聚形成大颗粒夹杂，在浇注过程中析出， 并粘附在水口周围，造成水口结瘤． 对该厂停浇水口中结瘤物进行取样分析，如 图 2( a) 所示，结瘤物呈白色，且不均匀． 将其制样 进行成分分析，线扫描分析结果显示水口结瘤物主 要组成为 Al2O3 --CaO--MgO，其中 Al2O3 质量分数在 70% 以上． 图 2 水口结瘤物电镜分析． ( a) 结瘤物实物; ( b) 结瘤物制样; ( c) 线扫描元素图 Fig． 2 SEM analysis of the clogging materials: ( a) blockage; ( b) sample; ( c) line scan map 为解决水口结瘤问题，常用的方法是对钢水进 行钙处理，使高熔点的 Al2O3 与 CaO 结合形成低熔 点的铝酸钙，从而提高钢水的浇注性能． 钙处理后， 钢水中夹杂物要控制在合适的熔点［6］，如果钙处理 不当，不但不能改善钢水的浇注性能，反而会导致夹 杂物熔点过高或造成水口内壁侵蚀，加剧结瘤． 另 外一个方法是对精炼渣进行调整，控制渣中低 Al2O3 活度和高 CaO 活度，提高炉渣吸收 Al2O3 或 高 Al2O3 含量夹杂物的能力［7］． 3 工业试验 3. 1 试验过程 为改善钢水的可浇性，增大连浇炉数水口，本研 究通过 RH 精炼后期由真空室向钢液内加入一定量 的萤石( CaF2 ) 以提高渣中钙铝比，提高渣脱氧吸附 夹杂物的能力，从而提高钢液的洁净度水平． 由于 真空作用，现场加入萤石粉末会加剧真空室的侵蚀， 因此试验之前对萤石粉末进行造块，如图 3 所示，这 ·104·

增刊1 朱经涛等：SPHD钢可浇性的工业试验 ·105· 将有助于萤石的直接加入.工业试验共三炉，分别 以钙铝酸盐、硅铝酸盐及硫化物为主.同时发现试 在RH精炼后期加入60、100和120kg萤石. 验后铸坯中尽管仍然含有大量A山，03夹杂，但其粒 径减小，数量减少，由试验前的带棱角的多边形为主 转变成以球形为主，如图4所示，同时低熔点的铝酸 钙数量有所增加，Ca0含量百分比增高，几乎没有单 独的Cas夹杂，如图5中所示.由此说明萤石的加 入促进了固态氧化铝向钙铝酸盐的转变，并且有利 于大型夹杂物的上浮去除.分析结果显示大多数显 微夹杂物粒径较小，集中在0~5μm粒径范围内. 工业试验后显微夹杂物平均数量没有明显变化，与 钢中全氧含量变化一致. 图3萤石粉造块图 (a) Fig.3 Bulk fluorite after the agglomeration 3.2分析方法 对试验前后的钢洁净度进行分析，H精炼前 后取圆饼样及渣样，铸坯取大样.采用常规化学分 析方法对钢中氧氨含量及渣成分进行分析，采用大 样电解法和金相法，结合扫描电镜和电子探针 5 um 2μm (SEM-EDS)对钢中大型夹杂物和显微夹杂物进行 图4铸坯中AO夹杂.(a)工业试验前：(b)工业试验后 观察和定量成分分析 Fig.4 Morphologies and size of Al2O inclusion in slab:a)before 4试验结果与讨论 the industrial experiment:(b)after the industrial experiment 4.2精炼渣分析结果对比 4.1钢中夹杂物及氧氨含量对比 有研究发现对于钢中氧含量影响最大的是炉渣 对试验前后铸坯洁净度进行对比，如表2所示. 中的钙铝比0eo00,-,控制合适的钙铝比可使 表2改进前后夹杂物含量及氧氮对比表 钢中总氧含量降低至10-以内.图6中所示为工业 Table 2 Comparison of the total oxygen,nitrogen and inclusion contents 试验前后RH精炼渣中钙铝比，结果表明在试验过 in steel before and after industrial experiment 程中，随着董石加入量的提高，RH出站渣中钙铝比 萤石显微夹杂大型夹杂进站出站 编 T.0 加人物个数/物质量1 T.0/T.0/ 明显提高，由原工艺的1.50提高到2.23.对应钢中 号 量/kgmm2(mgkg）10-6 降幅 10-6 氧含量降低.结合前面的分析，萤石加入量控制在 Heato 0 2.2 0.192 l00kg时(Heat2)钢水洁净度最高，说明当tcao/ Heatl 60 2.6 0.125 480 2894.2% 00,在2左右时，渣中A山，03活度最小，Ca0活度最 Heat2 100 2.2 0.132 420 2294.8% 大，最有利于Al,03夹杂物的吸收和去除.Heat2在 Heat3 120 2.4 0.264 4302494.4% RH进出站时渣中成分如图7中所示，出站炉渣碱 度在7以上，渣的控制对钢中总氧含量的影响很大. 由表2可知，尽管改进后全氧含量平均降幅增 现场试验时观察渣面，发现加入萤石后，渣面迅速变 高，但观察各炉具体情况发现，并非加人的萤石越多 红，整体流动性变好 效果越好.当加入120kg萤石时，大型夹杂物重量 4.3涨杆情况对比 有明显上升，这有可能是大量萤石的加入加剧了耐 水口结瘤物在塞棒和中间包水口座砖之间的不 材的侵蚀，导致大型夹杂物的上升，由此可见，并非 断堆积将导致塞棒被不断垫高，即为涨杆现象.为 熔剂量越大去夹杂效果越好，由以上结果可以看出， 了保证水口通钢量，同时要求结品器钢液面稳定，需 加入100kg萤石时全氧降幅最大，即去除钢中显微 要把塞棒的开启度增大，维持铸机的连续工作.该 夹杂物最有效. 厂生产SPHD钢种使用的连铸机为双流连铸机，现 对比分析试验前后铸坯中夹杂物类型，原工艺 场试验过程中通过观察两流的涨杆情况来衡量钢液 和工业试验后的夹杂物类型变化不是很明显，主要 的可浇性

增刊 1 朱经涛等: SPHD 钢可浇性的工业试验 将有助于萤石的直接加入． 工业试验共三炉，分别 在 RH 精炼后期加入 60、100 和 120 kg 萤石． 图 3 萤石粉造块图 Fig． 3 Bulk fluorite after the agglomeration 3. 2 分析方法 对试验前后的钢洁净度进行分析，RH 精炼前 后取圆饼样及渣样，铸坯取大样． 采用常规化学分 析方法对钢中氧氮含量及渣成分进行分析，采用大 样电解法和金相法，结合扫描电镜和电子探针 ( SEM--EDS) 对钢中大型夹杂物和显微夹杂物进行 观察和定量成分分析． 4 试验结果与讨论 4. 1 钢中夹杂物及氧氮含量对比 对试验前后铸坯洁净度进行对比，如表 2 所示． 表 2 改进前后夹杂物含量及氧氮对比表 Table 2 Comparison of the total oxygen，nitrogen and inclusion contents in steel before and after industrial experiment 编 号 萤石 加入 量/kg 显微夹杂 物个数/ mm － 2 大型夹杂 物质量/ ( mg·kg － 1 ) 进站 T． O/ 10 － 6 出站 T． O/ 10 － 6 T． O 降幅 Heat0 0 2. 2 0. 192 Heat1 60 2. 6 0. 125 480 28 94. 2% Heat2 100 2. 2 0. 132 420 22 94. 8% Heat3 120 2. 4 0. 264 430 24 94. 4% 由表 2 可知，尽管改进后全氧含量平均降幅增 高，但观察各炉具体情况发现，并非加入的萤石越多 效果越好． 当加入 120 kg 萤石时，大型夹杂物重量 有明显上升，这有可能是大量萤石的加入加剧了耐 材的侵蚀，导致大型夹杂物的上升，由此可见，并非 熔剂量越大去夹杂效果越好，由以上结果可以看出， 加入 100 kg 萤石时全氧降幅最大，即去除钢中显微 夹杂物最有效． 对比分析试验前后铸坯中夹杂物类型，原工艺 和工业试验后的夹杂物类型变化不是很明显，主要 以钙铝酸盐、硅铝酸盐及硫化物为主． 同时发现试 验后铸坯中尽管仍然含有大量 Al2O3 夹杂，但其粒 径减小，数量减少，由试验前的带棱角的多边形为主 转变成以球形为主，如图 4 所示，同时低熔点的铝酸 钙数量有所增加，CaO 含量百分比增高，几乎没有单 独的 CaS 夹杂，如图 5 中所示． 由此说明萤石的加 入促进了固态氧化铝向钙铝酸盐的转变，并且有利 于大型夹杂物的上浮去除． 分析结果显示大多数显 微夹杂物粒径较小，集中在 0 ～ 5 μm 粒径范围内． 工业试验后显微夹杂物平均数量没有明显变化，与 钢中全氧含量变化一致． 图 4 铸坯中 Al2O3 夹杂． ( a) 工业试验前; ( b) 工业试验后 Fig． 4 Morphologies and size of Al2O3 inclusion in slab: ( a) before the industrial experiment; ( b) after the industrial experiment 4. 2 精炼渣分析结果对比 有研究发现对于钢中氧含量影响最大的是炉渣 中的钙铝比 wCaO /wAl2O3 ［8--9］，控制合适的钙铝比可使 钢中总氧含量降低至 10 － 5 以内． 图 6 中所示为工业 试验前后 RH 精炼渣中钙铝比，结果表明在试验过 程中，随着萤石加入量的提高，RH 出站渣中钙铝比 明显提高，由原工艺的 1. 50 提高到 2. 23． 对应钢中 氧含量降低． 结合前面的分析，萤石加入量控制在 100 kg 时( Heat2) 钢水洁净度最高，说明当 wCaO / wAl2O3在 2 左右时，渣中 Al2O3 活度最小，CaO 活度最 大，最有利于 Al2O3 夹杂物的吸收和去除． Heat2 在 RH 进出站时渣中成分如图 7 中所示，出站炉渣碱 度在 7 以上，渣的控制对钢中总氧含量的影响很大． 现场试验时观察渣面，发现加入萤石后，渣面迅速变 红，整体流动性变好． 4. 3 涨杆情况对比 水口结瘤物在塞棒和中间包水口座砖之间的不 断堆积将导致塞棒被不断垫高，即为涨杆现象． 为 了保证水口通钢量，同时要求结晶器钢液面稳定，需 要把塞棒的开启度增大，维持铸机的连续工作． 该 厂生产 SPHD 钢种使用的连铸机为双流连铸机，现 场试验过程中通过观察两流的涨杆情况来衡量钢液 的可浇性． ·105·

◆106· 北京科技大学学报 第33卷 200 4e,=86.79% 1 "0=13.39% 10 50 4 10 能量keV a 1200 40,72.4% "e0227.69% Ca 0 4 10 500m 能量keV 图5铸坯中大型夹杂物.(a工业试验前：(b)工业试验后 Fig.5 Macro-inclusions in billet:a)before the industrial experiment;b)after the industrial experiment ☑H进站 2H进站 H站 片HH站 12 y 0 h.m.co ITeaLO ITeasLI TTeal2 TIeal3 C0A1,0. Fe,0,Sio,Mgo Mno 炉次 成分 图6试验前后精炼渣钙铝比变化 图7加入100kg萤石时RH精炼前后渣成分变化 Fig.6 Change of the mass fraction ratio of Cao and Al,O:in refi- Fig.7 Change of the refining slag composition after addition of 100 ning slag before and after the experiment kg CaF2 如表3中所示，原工艺生产条件下连浇炉数最 表3试验前后的涨杆情况 大仅有两炉，Heat01-O3为原工艺下的生产炉号， Table 3 Lift height of the submerged entry nozzle before and after the experiment Heat0l和Heat02在浇注到第2炉时即停浇，对于 涨杆高度/mm HeatO3只开浇了一炉，平均涨杆高度就达到了 工况 炉号 第1流第2流平均值 17.5mm,导致停浇，由表中可以看出，原工艺下俦 Heat01-1 5 4.5 机两流平均涨杆高度在连浇第2炉时，因发生水口 Hea01-2 22 16.5 结瘤，塞棒开启度已达到16~17mm,无法继续浇 原工艺 Hea02-1 11 10 10.5 注.工业试验后涨杆高度的增长速度明显降低，连 Heat02-2 19 15 17.0 Heat 03 19 16 17.5 浇第2炉时平均涨杆高度只有11mm,第3炉结束 Heat l 10 7 8.5 时才换水口，说明萤石的加入可以明显抑制水口结 工业试验后 Heat 2 12 o 11.0 瘤现象的发生，提高连浇炉数 Heat 3 换水口

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 5 铸坯中大型夹杂物． ( a) 工业试验前; ( b) 工业试验后 Fig． 5 Macro-inclusions in billet: ( a) before the industrial experiment; ( b) after the industrial experiment 图 6 试验前后精炼渣钙铝比变化 Fig． 6 Change of the mass fraction ratio of CaO and Al2O3 in refi￾ning slag before and after the experiment 如表 3 中所示，原工艺生产条件下连浇炉数最 大仅有两炉，Heat01--03 为原工艺下的生产炉号， Heat01 和 Heat02 在浇注到第 2 炉时即停浇，对于 Heat03 只 开 浇 了 一 炉，平 均 涨 杆 高 度 就 达 到 了 17. 5 mm，导致停浇，由表中可以看出，原工艺下铸 机两流平均涨杆高度在连浇第 2 炉时，因发生水口 结瘤，塞棒开启度已达到 16 ～ 17 mm，无法继续浇 注． 工业试验后涨杆高度的增长速度明显降低，连 浇第 2 炉时平均涨杆高度只有 11 mm，第 3 炉结束 时才换水口，说明萤石的加入可以明显抑制水口结 瘤现象的发生，提高连浇炉数． 图 7 加入 100 kg 萤石时 RH 精炼前后渣成分变化 Fig． 7 Change of the refining slag composition after addition of 100 kg CaF2 表 3 试验前后的涨杆情况 Table 3 Lift height of the submerged entry nozzle before and after the experiment 工况 炉号 涨杆高度/mm 第 1 流 第 2 流 平均值 Heat01--1 4 5 4. 5 Heat01--2 11 22 16. 5 原工艺 Heat02--1 11 10 10. 5 Heat02--2 19 15 17. 0 Heat 03 19 16 17. 5 Heat 1 10 7 8. 5 工业试验后 Heat 2 12 10 11. 0 Heat 3 换水口 ·106·

增刊1 朱经涛等：SPHD钢可浇性的工业试验 ·107· (汪开忠，孙维.低碳高铝钢钙处理工艺及对钢中夹杂物的影 5结论 响.钢铁研究，2005,33(3)：38) (1)水口结瘤物主要组成为Al,O,CaO-Mg0, [4]Wang B M.Pan Y F.Tian L.Analysis on cause to formation of clogging materials around the tundish nozzle in the process of con- 其中A山，03质量分数在70%以上. tinuously casting Al steel.Steelmaking,2008,24(6):41 (2)萤石的加入可促进固态氧化铝向钙铝酸盐 (王宝明，潘贻芳，田雷.含铝钢连铸时中间包水口结瘤物的成 的转变，有利于大型夹杂物的上浮去除.但过量萤 因分析.炼钢，2008,246)：41) 石将加剧对耐材的侵蚀，污染钢液.本试验条件下 [5]Zhang Z S,Cheng G J.Li G J.Formation mechanism and coun- 加入100kg萤石为最佳方案 termeasures on clogging of submerged entry nozzle.Continuous Cast,2005.24(3):19 (3)RH精炼渣出站的钙铝比由原工艺的1.50 (张振申，程官江，李广军.浸入式水口结瘤成因分析与预防 提高到了工业试验后2.23，渣中A山，03活度最小， 措施.连铸，2005,24(3)：19) Ca0活度最大，最有利于A山，03夹杂物的吸收和 [6]Wang X F.Chen WQ.Study on mechanism of nozzle clogging in 去除 slab continuous casting of liquid steel refined by CAS-B.Steel- making,2007,23(6):20 (4)在RH精炼后期加入萤石的工业效果明 (王晓峰，陈伟庆等.板坯连铸水口结瘤机理研究.炼钢， 显，连浇炉次已能达到三炉，满足了当时对该钢种生 2007.23(6):20) 产的要求. [7]Liu Y X,Zhang P.Guan R Q.Theory and practice of nozzle bloc- king to slab continuous casting with Al-killed STW22.Continuous 参考文献 Cast,2006,25(4):30 [1]Howard M P,Bhattacharya D.Themodynamics of nozzle blockage (刘永样，张鹏，管仁权.铝镇静钢STW22板坯连铸水口结瘤 in continuous casting of calcium-containing steels.Metall Mater 的理论与实践.连铸，2006,25(4)：30) Trans B.1984.15:547 [8] Stacey A G.Importance of steel homogeneity for high carbon steel [2]Geldenhuis J M A.Pistorius P C.Minimization of calcium addi- wire products//Proceedings of the Third International Conference on tions to low carbon steel grades.Ironmaking Steelmaking,2000, Clean Steel.Balatonfuired,1986:32 27(6):442 [9]Yoon B H.Heo K H.Kim JS.et al.Improvement of steel clean- [3]Wang K Z,Sun W.Study on Ca-reatment process and inclusion liness by controlling slag composition.fronmaking Steelmaking. high aluminium low carbon steel./ron Steel Res,2005,33(3):38 2002.29(3):215

增刊 1 朱经涛等: SPHD 钢可浇性的工业试验 5 结论 ( 1) 水口结瘤物主要组成为 Al2O3 --CaO--MgO， 其中 Al2O3 质量分数在 70% 以上． ( 2) 萤石的加入可促进固态氧化铝向钙铝酸盐 的转变，有利于大型夹杂物的上浮去除． 但过量萤 石将加剧对耐材的侵蚀，污染钢液． 本试验条件下 加入 100 kg 萤石为最佳方案． ( 3) RH 精炼渣出站的钙铝比由原工艺的 1. 50 提高到了工业试验后 2. 23，渣中 Al2O3 活度最小， CaO 活度最大，最有利于 Al2O3 夹杂物的吸收和 去除． ( 4) 在 RH 精炼后期加入萤石的工业效果明 显，连浇炉次已能达到三炉，满足了当时对该钢种生 产的要求． 参 考 文 献 ［1］ Howard M P，Bhattacharya D． Themodynamics of nozzle blockage in continuous casting of calcium-containing steels． Metall Mater Trans B，1984，15: 547 ［2］ Geldenhuis J M A，Pistorius P C． Minimization of calcium addi￾tions to low carbon steel grades． Ironmaking Steelmaking，2000， 27( 6) : 442 ［3］ Wang K Z，Sun W． Study on Ca-treatment process and inclusion high aluminium low carbon steel． J Iron Steel Res，2005，33( 3) : 38 ( 汪开忠，孙维． 低碳高铝钢钙处理工艺及对钢中夹杂物的影 响． 钢铁研究，2005，33( 3) : 38) ［4］ Wang B M，Pan Y F，Tian L． Analysis on cause to formation of clogging materials around the tundish nozzle in the process of con￾tinuously casting Al steel． Steelmaking，2008，24( 6) : 41 ( 王宝明，潘贻芳，田雷． 含铝钢连铸时中间包水口结瘤物的成 因分析． 炼钢，2008，24( 6) : 41) ［5］ Zhang Z S，Cheng G J，Li G J． Formation mechanism and coun￾termeasures on clogging of submerged entry nozzle． Continuous Cast，2005，24( 3) : 19 ( 张振申，程官江，李广军． 浸入式水口结瘤成因分析与预防 措施． 连铸，2005，24( 3) : 19) ［6］ Wang X F，Chen W Q． Study on mechanism of nozzle clogging in slab continuous casting of liquid steel refined by CAS-OB． Steel￾making，2007，23( 6) : 20 ( 王晓峰，陈伟庆等． 板坯连铸水口结瘤机理研究． 炼钢， 2007，23( 6) : 20) ［7］ Liu Y X，Zhang P，Guan R Q． Theory and practice of nozzle bloc￾king to slab continuous casting with Al-killed STW22． Continuous Cast，2006，25( 4) : 30 ( 刘永样，张鹏，管仁权． 铝镇静钢 STW22 板坯连铸水口结瘤 的理论与实践． 连铸，2006，25( 4) : 30) ［8］ Stacey A G． Importance of steel homogeneity for high carbon steel wire products/ /Proceedings of the Third International Conference on Clean Steel． Balatonfüred，1986: 32 ［9］ Yoon B H，Heo K H，Kim J S，et al． Improvement of steel clean￾liness by controlling slag composition． Ironmaking Steelmaking， 2002，29( 3) : 215 ·107·