[发明专利]一种提高铸坯清洁度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铸坯清洁度的方法，属于炼钢连铸领域。

背景技术

连铸坯的洁净度是指铸坯中夹杂物含量的水平，经炉外精炼后的钢水凝固成连铸坯后，后续热加工只能改变夹杂物形态，而不能改变夹杂物数量，因此，铸坯“干净”程度对最终产品质量有重要影响。生产洁净钢时，通过脱氧和精炼操作最大限度地去除夹杂物，提高钢液清洁度。而在浇注过程中主要是防止二次氧化所产生的夹杂。

随着社会经济的发展，对钢的性能要求日益提高，如何有效防止和最大限度地去除夹杂物，提高钢的洁净度是目前研究工作和工业生产的主题。钢中的夹杂物大部分是通过浮力自然上浮去除，但是仅靠自然上浮效率很低，无法满足生产要求，因此需要采用专门的手段来强化夹杂物的去除。目前主要技术手段有：气体搅拌，电磁净化，过滤等。

其中，气体搅拌是最简单有效的方法，通常采用在钢包或中间包底吹氩气的方法，通过射流进入、气泡形成、气泡分散和上浮等过程，以及由此引起的钢水循环流动、界面传质和反应、渣金界面卷混、夹杂物排除等一系列冶金物理化学过程。研究表明，钢中夹杂物的去除效率主要决定于它们与气泡的碰撞概率，碰撞概率又是夹杂物尺寸和气泡尺寸的函数，大颗粒夹杂物与气泡的碰撞概率远远大于小颗粒夹杂物与气泡的碰撞概率。气泡数量越多，气泡尺寸越小，夹杂物被俘获的概率越大。由此可见，夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。气泡尺寸越小，夹杂物被气泡俘获的概率越大。

通过气泡捕获夹杂物颗粒的理论分析可知，钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。作为底吹氩工艺的供气元件，透气砖的结构和使用方式对钢液中夹杂物的去除起着至关重要的作用。吹氩用透气砖平均孔径一般为2-4mm，在常用的吹氩流量范围产生的气泡直径为10-20mm。而有效去除夹杂物的最佳气泡直径为2-15mm，并且气泡在钢液中上浮过程会迅速膨胀。因此，底吹氩产生的气泡捕获小颗粒夹杂物概率很小，对细小夹杂物去除效果不理想。为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，必须钢液中制造直径更小的气泡，用以提高气泡对夹杂物的俘获概率。同时，还可以增大碳氧反应的界面积，提高脱氧效果。

将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。从钢液精炼到连铸整个流程中，只有钢包与中间包之间的长水口才具有如此高的湍流强度，从此处引入气体是比较理想的位置。目前，利用吹氩在钢液中产生气泡，通过气泡俘获夹杂物的方法很多，如中国发明专利200910062737一种连铸中间包气幕挡墙洁净钢液的方法，主要是通过在中间包底部和靠近气源的侧壁的永久层开槽，嵌入透气砖，通过底吹氩气形成惰性气体幕，改善钢液的流动，促使夹杂物上浮去除。但该方法通过透气砖产生的气泡大，对细小夹杂物的去除效果不理想。

此外，目前钢包长水口主要是把从钢包到中间包的钢液与空气隔开，在浇注过程中防止二次氧化所产生的新的夹杂。如中国实用新型专利200520105644.3用于连铸保护浇钢用钢包长水口，主要是通过在长水口内壁设置透气密封环、外壁设置吹气管，吹气管通过长水口本体上端及外环面与钢壳之间形成的气缝到达透气密封环；通过吹起管向密封钢壳内吹入气体时，内部气体通过透气密封圈的耐火纤维吹出到达长水口内部，使水口内部形成正压，防止浇铸钢水过程吸入空气，造成钢水二次氧化。该技术主要的目的是通过密封垫圈和Ar气密封来防止空气渗入而造成钢水二次氧化，氩气通过密封圈渗透进入水口内部，起到密封作用，虽然也可以防止钢液二次氧化而提高洁净度，但并不是通过气泡捕获夹杂物颗粒来提高洁净度

中国实用新型专利201120051787.6一种洁净钢水用钢包长水口，主要是在长水口本体的渣线上方设置吹气导管，通过吹气导管往钢液中吹入Ar气，进而提高钢液洁净度。但其吹气导管位于长水口本体的渣线上方，吹气位置距离中间包液面近，吹入的气体没有充分的时间被钢液的速度冲击而破碎成细小的气泡，因此细小夹杂物去除难以达到理想效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种提高铸坯清洁度的方法，能更有效去除钢中夹杂物。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种提高铸坯清洁度的方法，通过在钢液中吹入氩气来俘获夹杂物，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口或者滑动水口，将氩气引入到钢液中，依靠钢液的湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，有效去除细小夹杂物，进而提高铸坯清洁度。