防止钢包水口结瘤技术

防止钢包水口结瘤技术第一页，共十六页，2022年，8月28日1前言

本钢炼钢厂连铸投产以来，连铸坯产量逐年增加，同时，连铸对钢水的内在质量要求也在逐年提高。而伴随着高产，时常出现钢包跟不上中包浇注速度影响连铸生产的问题，主要原因为钢水纯净度不足，导致钢包水口结瘤严重。部分现象较为严重的炉次，往往会导致连铸断浇、钢水返炉等恶性后果，直接影响到连铸的正常生产及铸坯的产品质量。第二页，共十六页，2022年，8月28日2生产工艺简介

本钢炼钢厂工艺流程铁水预处理→150t×3顶底复吹转炉→精炼（AHF、LF、RH、Ar站）→连铸。炼钢工序在转炉自动化改造后，产能得到提高，连铸生产能力也有一定富余，精炼RH由于钢种问题，处理量较低，精炼处理主要以AHF和LF炉为主，处理量占全部的90%以上。第三页，共十六页，2022年，8月28日3导致钢包水口结瘤的几方面因素3.1与钢水成分的关系

3.2与操作的关系3.3钢水在水口处的运动速度对钢包水口结瘤的影响

第四页，共十六页，2022年，8月28日3.1与钢水成分的关系图12002年不同钢种因水口结瘤发生的返炉量Figure1There-smeltquantitiescausedbynozzlecloggingondifferentsteelgratein2002BG235B为硅镇静钢，以锰、硅进行复合脱氧。SS400在成分上界与硅镇静钢与低硅铝镇静钢之间。St12为低硅铝镇静钢，精炼处理用铝脱氧。SPA-H钢种需钙处理。第五页，共十六页，2022年，8月28日

从钢种成分上分析，硅镇静钢BG235B等在实际生产中是以锰、硅进行复合脱氧的，其产物是硅酸盐。锰、硅复合脱氧可表示为：

在一定温度下，[％Mn]2/[％Si]对硅锰脱氧能力和脱氧产物均有影响。由图2可以看出，在给定的温度下，如果[Mn]/[Si]比使金属成分位于曲线以上，锰就不参与脱氧反应，脱氧产物为固态的二氧化硅。而金属成分在曲线以下，脱氧产物为液态的硅酸锰。图2SiO2饱和脱氧产物成平衡的钢中临界硅、锰含量防止钢包水口结瘤技术攻关⑴脱氧产物的影响第六页，共十六页，2022年，8月28日防止钢包水口结瘤技术攻关

当钢水中[Mn]/[Si]＝3～6时，脱氧产物为液态的硅酸锰，且颗粒半径较大，易于上浮。而从我厂目前BG235B、SPA-H等钢种的目标内控成分要求上，[Mn]/[Si]＝1.14～1.9。此时脱氧产物主要是小尺寸的固体SiO2。这必然恶化钢水的流动性，使水口直径变小，甚至导致完全堵塞。图3锰硅比与脱氧产物尺寸的关系⑵脱氧产物大小的影响第七页，共十六页，2022年，8月28日防止钢包水口结瘤技术攻关

对于低硅铝镇静钢St12等钢种，精炼处理是用铝脱氧。铝是脱氧能力很强的脱氧剂，其脱氧产物主要是纯Al2O3。铝的脱氧反应方程式为：

在1600℃时，[％Al]2•[％O]3＝4.3×10－14，可见铝的脱氧能力之强。用铝进行终脱氧，在浇注过程中，能够保持低而稳的钢水氧含量。然而单独用铝脱氧，由于铝的比重小，易浮在渣表面被氧化，使其收得率低且不稳定。此外，由于Al2O3的熔点高达2000℃以上，弥散的Al2O3不但影响钢水的清洁度，而且造成钢水的流动性恶化。因此，对于St12等钢种发生水口结瘤的原因主要为Al2O3夹杂物富集导致。⑶铝脱氧产物的影响第八页，共十六页，2022年，8月28日3.2与操作的关系⑴错误的合金化顺序易导致钢包水口结瘤。⑵净吹氩（软吹）不足，易导致钢包水口结瘤。⑶精炼吹氩操作不佳，易导致钢包水口结瘤。⑷耐侯钢SPA-H等需进行钙处理，钙处理操作不好，也会导致钢包水口结瘤。⑸AHF升温过程[Si]、[Mn]烧损大，钢水纯净度恶化，易导致钢包水口结瘤。第九页，共十六页，2022年，8月28日3.3钢水在水口处的运动速度的影响图4钢水在水口处流速分布

钢水在水口处的运动速度见图4。从式（4）可知，当r→R时，V值很小。因而当钢水纯净度不佳时，氧化物夹杂有条件在水口内壁处沉积、化合长大。在被吸附物和水口耐火材料间产生化合反应时更会加速水口的结瘤，使水口的直径变小，当水口局部钢水温度下降时，可导致水口完全堵塞。另外，同钢包水口不同，中包透气水口采用了吹氩措施，使夹杂物难以在水口内壁沉积，因此，在实际生产中，当发生钢包水口结瘤时，表现为钢包跟不上中包浇注速度。第十页，共十六页，2022年，8月28日4采取的相关技术措施4.1炼钢工艺调整

4.2精炼工艺调整第十一页，共十六页，2022年，8月28日4.1炼钢工艺调整⑴对于硅有成分下限要求的镇静钢，将硅、锰合金化前移，脱氧产物为液态的硅酸锰。减少精炼调整合金量，降低精炼处理压力。⑵在合金化操作上，对脱氧剂用量进行调整，稳定了供精炼钢水的条件，减少过氧化及成份偏差大的炉次。⑶减少转炉下渣量，减少钢包顶渣厚度及氧化性。第十二页，共十六页，2022年，8月28日4.2精炼工艺调整

⑴对于St12等低硅铝镇静钢在精炼处理前加入小块活性石灰，Al2O3与CaO反应生产低熔点的铝酸钙，减少了钢中夹杂物。⑵对于没有[Als]要求的硅镇静钢，取消加石灰操作，将硅锰合金化前移，并增加软吹时间，促进了二次脱氧产物的充分上浮。⑶对于氧化性强的炉次，首先加入铝球40～100kg，并充分吹氩5～6min，再进行硅、锰合金化，合金化后保证净吹氩时间及效果。⑷对于低硅铝镇静钢改硅镇静钢的炉次，必须保证充分的处理时间，合金化顺序必须按Al、C、Si、Mn进行。同时，锰硅比按≥3.0控制。⑸大幅度升温炉次，加强升温操作，对于硅镇静钢种升温氧铝比按0.8控制，多次升温前期按0.8，后期按1.0控制。低硅铝镇静钢升温氧铝比按1.0控制。降低合金硅、锰的烧损。并保证净吹氩时间＞8min。⑹对于钙处理炉次，强调钙处理时机，要求必须在所有成分调整完成。钙处理是最后一道操作，吹氩以渣面波动、不裸露钢液面为原则。

第十三页，共十六页，2022年，8月28日5取得的效果图52003年各月净吹氩时间不合炉次情况

通过防止钢包水口结瘤技术攻关对原生产工艺进行了多次调整，基本杜绝了大包水口结瘤现象，取得较为明显的效果。操作违规得到了明显减少，精炼净吹氩时间不合次数大幅度降低，见图5所示：钢水纯净度得到提高。返炉率下降了43%；翻钢导致的废品率下降了68%。保证了生产顺行，经济效益显著。第十四页，共十六页，2022年，8月28日6结论⑴导致钢包水口结瘤的主要原因为钢水纯净度不足，只有提高钢水纯净度才能解决钢