李翔等：铝耗及终脱氧氧位对F钢水口结瘤的影响 701· 留量会更多.因此，铝耗及终脱氧氧位对F钢钢液洁 区域为Al,O,白色区域为Fe或FeO.可见内层结瘤 净度有重要影响，是造成水口结瘤的重要原因 物主要为颗粒状或条状，相互结合不紧密，尺寸多在 10m左右，部分在20m以上：结瘤物大多为纯Al,02, 1F钢水口结瘤物的形成原因 但Fe及Fe,0含量较多. 水口结瘤是一系列复杂的物理化学反应的结 中间层结瘤物有颗粒状或条状，见图2(b),也有 果.在浇铸过程中，钢水中夹杂物不断沉积在水口 部分地方呈片状，主要成分是AL,03,但Fe及Fe0相 表面.钢液中存在着悬浮的固体脱氧产物AL,0,,钢水 对内层减少.结瘤物之间结合相对内层也更紧密，而 与AL20,的界面张力较大，AL20,有相互群聚倾向.钢 结瘤物尺寸多不规则，既有大量尺寸在20μm以上的 水在流经浸入式水口时，钢流会出现收缩，在水口上部 片状结瘤物，也有大量尺寸低于20μm的颗粒状结 两侧区域产生了流动分离现象，在紊流作用下，靠近水 瘤物. 口内壁附近流速很低，促进了AL2O,在水口内表面的 外层结瘤物相对内层尺寸明显变大，见图2(c), 沉积.由于A山，0，在水口内表面的沉积，使水口内壁在 结瘤物也由颗粒状烧结成块状，外层结瘤物基本上全 浇铸过程中不可能保持原来的光滑程度，因而使水口 是Al0,夹杂，只含有极少量的Fe或Fe,0. 与钢液的接触界面减小，在边界层的涡流作用下，细小 有关文献切认为结瘤物的形成过程有三个步骤： 的A,0,发生碰撞、烧结和长大，在水口内壁沉积过饱 ①夹杂物颗粒开始与水口处的耐火材料接触：②颗粒 和而析出. 附着于耐火材料表面：③颗粒彼此附着并形成网络 图1为某厂F钢浇铸过程中下水口结瘤的宏观 综合图2可以得出，在F浇铸过程中，钢水中悬浮的 形貌.从图1可以看出，该水口结瘤已十分严重，且结 AL,0,夹杂物不断在水口表面沉积，由最初的点状和颗 瘤物分布不均匀，浇铸过程中会出现偏流现象，这显然 粒状，逐渐聚集结合，最后烧结成片状，同时结瘤物内 会对铸坯质量产生严重影响.在该水口结瘤物上取 部越来越致密，钢水流动越来越困难，当塞棒杆位到最 样，从结瘤物靠近钢液侧至靠近水口侧依次将结瘤物 高值仍然不能满足通钢量要求时，就需要更换下水口. 分为内层、中间层及外层，对结瘤物各层预磨和抛光， 因此，要提高连浇炉数，减少下水口使用数量并避免断 喷碳之后通过扫描电镜和能谱分析检测结瘤物的形貌 浇事故，就必须减少钢水中AL,0,夹杂物的数量，而铝 及成分，如图2所示 耗代表了AL,0,夹杂物的生成总量，是影响浇铸钢水 中AL,0,夹杂数量的重要因素. 2结果与分析 2.1铝耗对塞棒杆位的影响 该厂F钢治炼工艺路线为：铁水预处理一D一 RH一CC.钢水成分及温度控制如表1和表2所示 F钢治炼铝耗由转炉铝耗和RH铝耗两部分组 成.其中RH铝耗即RH铝线使用量，而转炉治炼时， 100 mm 在转炉出钢过程中会在钢包内加入一定量含铝合金或 图1水口结瘤宏观形貌 含铝改质剂（铝是主要脱氧元素），通过铝氧反应可折 Fig.I Macroscopic morphology of nozzle clogging 算转炉铝耗.塞棒杆位控制水口通钢量，随着水口结 图2(a)为F钢水口结瘤物内层形貌，图中灰色 瘤的恶化，塞棒杆位逐渐上涨，当塞棒杆位到极限值仍 20 um 20 um 20m 图2F钢水口结瘤物形貌.(a)内层：(b)中间层：（©）外层 Fig.2 Morphologies of clogging materials for IF steel:(a)inner layer:(b)middle layer:(c)outer layer李 翔等: 铝耗及终脱氧氧位对 IF 钢水口结瘤的影响 留量会更多． 因此，铝耗及终脱氧氧位对 IF 钢钢液洁 净度有重要影响，是造成水口结瘤的重要原因． 1 IF 钢水口结瘤物的形成原因 水口结瘤是一系列复杂的 物 理 化 学 反 应 的 结 果［6］． 在浇铸过程中，钢水中夹杂物不断沉积在水口 表面． 钢液中存在着悬浮的固体脱氧产物 Al2O3，钢水 与 Al2O3的界面张力较大，Al2O3有相互群聚倾向． 钢 水在流经浸入式水口时，钢流会出现收缩，在水口上部 两侧区域产生了流动分离现象，在紊流作用下，靠近水 口内壁附近流速很低，促进了 Al2 O3 在水口内表面的 沉积． 由于 Al2O3在水口内表面的沉积，使水口内壁在 浇铸过程中不可能保持原来的光滑程度，因而使水口 与钢液的接触界面减小，在边界层的涡流作用下，细小 的 Al2O3发生碰撞、烧结和长大，在水口内壁沉积过饱 和而析出． 图 1 为某厂 IF 钢浇铸过程中下水口结瘤的宏观 形貌． 从图 1 可以看出，该水口结瘤已十分严重，且结 瘤物分布不均匀，浇铸过程中会出现偏流现象，这显然 会对铸坯质量产生严重影响． 在该水口结瘤物上取 样，从结瘤物靠近钢液侧至靠近水口侧依次将结瘤物 分为内层、中间层及外层，对结瘤物各层预磨和抛光， 喷碳之后通过扫描电镜和能谱分析检测结瘤物的形貌 及成分，如图 2 所示． 图 1 水口结瘤宏观形貌 Fig． 1 Macroscopic morphology of nozzle clogging 图 2 IF 钢水口结瘤物形貌． (a)内层; (b) 中间层; (c) 外层 Fig． 2 Morphologies of clogging materials for IF steel: (a) inner layer; (b) middle layer; (c) outer layer 图 2(a)为 IF 钢水口结瘤物内层形貌，图中灰色 区域为 Al2O3，白色区域为 Fe 或 FexO． 可见内层结瘤 物主要为颗粒状或条状，相互结合不紧密，尺寸多在 10 μm 左右，部分在 20 μm 以上;结瘤物大多为纯 Al2O3， 但 Fe 及 FexO 含量较多． 中间层结瘤物有颗粒状或条状，见图 2( b)，也有 部分地方呈片状，主要成分是 Al2O3，但 Fe 及 FexO 相 对内层减少． 结瘤物之间结合相对内层也更紧密，而 结瘤物尺寸多不规则，既有大量尺寸在 20 μm 以上的 片状结瘤物，也有大量尺寸低于 20 μm 的颗粒状结 瘤物． 外层结瘤物相对内层尺寸明显变大，见图 2( c)， 结瘤物也由颗粒状烧结成块状，外层结瘤物基本上全 是 Al2O3夹杂，只含有极少量的 Fe 或 FexO． 有关文献［7］认为结瘤物的形成过程有三个步骤: ①夹杂物颗粒开始与水口处的耐火材料接触;②颗粒 附着于耐火材料表面;③颗粒彼此附着并形成网络． 综合图 2 可以得出，在 IF 浇铸过程中，钢水中悬浮的 Al2O3夹杂物不断在水口表面沉积，由最初的点状和颗 粒状，逐渐聚集结合，最后烧结成片状，同时结瘤物内 部越来越致密，钢水流动越来越困难，当塞棒杆位到最 高值仍然不能满足通钢量要求时，就需要更换下水口． 因此，要提高连浇炉数，减少下水口使用数量并避免断 浇事故，就必须减少钢水中 Al2O3夹杂物的数量，而铝 耗代表了 Al2O3 夹杂物的生成总量，是影响浇铸钢水 中 Al2O3夹杂数量的重要因素． 2 结果与分析 2. 1 铝耗对塞棒杆位的影响 该厂 IF 钢冶炼工艺路线为:铁水预处理—LD— RH—CC． 钢水成分及温度控制如表 1 和表 2 所示． IF 钢冶炼铝耗由转炉铝耗和 RH 铝耗两部分组 成． 其中 RH 铝耗即 RH 铝线使用量，而转炉冶炼时， 在转炉出钢过程中会在钢包内加入一定量含铝合金或 含铝改质剂(铝是主要脱氧元素)，通过铝氧反应可折 算转炉铝耗． 塞棒杆位控制水口通钢量，随着水口结 瘤的恶化，塞棒杆位逐渐上涨，当塞棒杆位到极限值仍 ·701·