連鑄板坯氣泡的成因及控制分析

申凱峰

摘要：目前，連鑄坯出現氣泡屬于一種較為常見的質量缺陷，大部分煉鋼廠所生產的連鑄坯都會出現不同程度較為嚴重的氣泡，要使用火焰清理機或手工清理器對其進行清理之后才能開展加熱以及軋制工藝，嚴重的降低了鑄坯在熱送熱裝時的生產效率，與此同時清理期間金屬燒損量較大，也會對燃氣、氧氣造成大量消耗，而且清理操作極有可能導致坯料報廢，所以此問題亟待解決。本文主要針對連鑄坯氣泡形成的主要原因進行分析，然后基于此，提出了一系列控制措施，以供參考。

關鍵詞：連鑄板坯;氣泡;成因;控制

前言：

現階段，連鑄坯在軋制工藝時，有時會出現邊裂的狀況，連鑄坯一旦出現邊裂，加熱爐溫度就會升高，除磷之后會形成一定數量的氣泡，而且深度不等，特別是在連鑄坯的窄側氣泡的數量極多，而且呈無規律的形式分布。所以，目前針對連鑄坯氣泡形成的主要因素進行分析以及研究，并提出有針對性的措施進行解決，不僅能夠減少鑄坯氣泡發生的幾率，也能夠讓產品的質量得到有效保障。

1 ?連鑄板坯氣泡的主要成因

1.1 非穩態的澆鑄板坯

1.中間包內存在殘留的鋼渣，進入到結晶器當中，而且在上浮時效果并不充分。

2.結晶器在點檢期間形成了一定程度的鋼液卷渣。

3.中間包中的耐材在烘烤時不夠到位，釘屑等冷卻材料發生了潮濕，從而導致水汽流入到鋼液中形成了化學反應，生成了氧氣和氫，經過一系列的凝結之后又產生了一氧化碳和氫氣，而這兩種氣體被凝固坯殼所獲取。

1.2 穩態澆鑄的板坯

在穩態澆鑄期間板坯的邊緣區域發生氣泡，大部分都是因為鋼液當中的氣體，而氣體形成的主要原因是，在上浮期間獲取的凝固胚殼所導致。出現影響的因素相對較多，不僅和澆鑄的溫度、鋼液的具體成分有關聯，而且還與輔料水分的具體含量、連鑄保護澆鑄、浸入式水口插入的具體深度、真空精煉應用的工藝等都息息相關。

1.2.1 鋼液成分以及過熱度

鎳、鉬、鉻等合金元素中都含有數量極多的鋼種，而且鋼液在黏度層面系數相對較大，氣體在夾雜上浮時會受到極大的阻力，所以導致上浮時間被增加。經過現場的實踐研究表明，此種類型的鋼種會發生較為嚴重的氣泡現象，極其容易產生廢品。

對過熱度進行澆注時，在工藝層面的要求是10～30℃，煉鋼時如果某一環節對鋼液溫度沒有進行嚴格管控，過熱度也會存在不超過10℃的狀況。一旦過熱度相對較低，鋼液的粘稠度就會逐漸增大，氣體在結晶器內部進行上浮時，困難程度也會急劇升高，極其容易被坯殼所獲取，從而在皮下形成氣泡，情節嚴重時還會發生結冷鋼的狀況。通常情況下，在現場對鑄坯進行抽查檢驗時，發現如果過熱度相對較低，爐次板坯邊緣位置的氣泡會極其嚴重。

1.2.2 真空冶煉

脫氧狀況相對不好的鋼液，在凝結期間極其容易出現碳氧反應，從而形成一氧化碳，一氧化碳一旦形成鋼液中的氣體含量就會急劇升高，從而導致鑄坯期間極其容易形成氣泡。一般情況下來說，應用不同形式的真空脫氣工藝，鋼液在氮含量和氧含量層面會存在極大的差別。尤其是對高碳鋼進行生產時，需要加入增碳劑，而且增碳劑內部的氫含量相對較高，會導致鋼液中的氫含量急劇上升。

1.2.3 結晶器內部的鋼液出現流場

浸入式水口在插入時，不同的深度對于板坯氣泡形成，也會造成不同程度的影響。如果插入時深度相對不深，容易出現液面翻騰，導致卷渣氣泡形成。插入時如果深度太深，鋼液在沖擊時深度就會急劇加深，導致氣體上浮極為困難，從而極其容易被結晶器邊緣內部存在的凝固坯殼所捕獲，從而在邊部形成氣泡[1]。

2 ?控制連鑄坯氣泡的主要措施

2.1 控制非穩態澆鑄期間的措施

開始澆鑄時，由于中間包和結晶器內的溫度相對較低，結晶器內部就會存在比較多的冷鋼，需要重復對其進行點檢，并對冷鋼進行清潔，而此期間就會導致液面出現較大程度的波動，不可防止的就會出現一定程度的卷渣。所以，在開始澆鑄之前需要應用開澆渣，使用鋁、硅等元素形成化學反應產生一定程度的熱量，降低冷鋼的形成量，常規情況下進行開澆渣的主要操作時，在鋼液淹沒在浸入式水口中的吐出孔時，加入開澆渣以及結晶器的保護渣，但是這種方式在初期應用之后并沒有降低冷鋼的形成量，首爐板坯出現的氣泡也沒有得到有效減少。通過對開澆渣的加入操作進行進一步優化，就是在鋼液淹沒浸入式水口的吐出孔時加入開澆渣，經過10～15秒之后開澆渣會變成紅色，此時再加入結晶器的保護渣。事實證明，此種操作方式能夠讓冷鋼的形成量急劇降低，首爐非穩態澆鑄時，板坯氣泡數量也會得到有效降低。

2.2 控制穩態澆鑄期間的工藝措施

2.2.1 控制過熱度

在精煉環節中，對于溫度管控的水平進行深層次的提升。對于精煉氬氣的流量管控、出鋼量、出鋼溫度、鋼包的包況進行穩定管控，定期針對測溫槍展開校正，讓鋼液溫度在測量期間的精準度得到有效保障。

2.2.2 深層次的脫氣以及脫氧

要讓鋼液在脫氧層面的效果得到有效保障，要求鋼液中的鋁要高于0.015%。對于高碳鋼而言，為了有效降低鋼中氣體的主要含量，對工藝提出的要求是需要在真空狀態下，維持20分鐘以上的時間。

2.2.3 對浸入式水口的實際插入深度進行優化

優化之前的浸入式水口插入的深度，通常情況在150～175毫米的范圍內，此范圍對于鋼液內部氣體的排出、上浮都會造成不利影響。

所以，需要對于水口在插入時的深度進行更改，維持在140～155mm的范圍內，因為插入深度相對較淺時，能夠讓氣泡上浮更加容易[2]。

結束語：綜上所述，為了有效管控連鑄坯氣泡的形成，首先，需要應用性能狀態較好的保護渣，而且要求保護渣中三氧化二鋁含量低于10%，與此同時需要讓熔融層保持一定的厚度。其次，讓鋼水的純凈程度得到有效提升，并讓鋼水在澆鑄時有一個穩定的狀態。然后，需要保障連鑄鋼水在澆鑄期間的溫度維持在一個可控的范圍之內，并對生產節奏進行有效管控，讓連鑄拉速可以維持恒定狀態。最后，讓液面保持穩定性，對于結晶器液面的波動幅度進行有效管控，要求低于±3毫米。

參考文獻：

[1]劉小軍，李杰，劉德勝，等.舞鋼連鑄板坯皮下氣泡缺陷的成因分析與控制[J].寬厚板，2021.

[2]肜玲華，姚小峰.連鑄坯皮下氣泡的成因分析及應對措施[J].冶金與材料，2019，39（5）：3.