一種防止鋼坯連鑄水口堵塞的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼坯連續鑄造領域，具體涉及一種防止鋼坯連鑄水口堵塞的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人們對鋼材質量要求的不斷提高，目前幾乎所有的鋼種都需要爐外精煉，以 除去鋼中的有害元素。為了控制鋼中的自由氧含量，精煉過程中一般要加入大量的脫氧合 金以對其進行深脫氧，使之生成相應的氧化物。在這些氧化物中，有的從鋼液中上浮進入爐 渣中得以除去，但仍有一部分會以氧化物夾雜的形式殘留于鋼液中。在連鑄過程中，當鋼液 從鋼包流經長水口進入中間包或者由中間包流經浸入式水口進入結晶器時，這些氧化物夾 雜就會在水口內表面附著、堆積，進而使連鑄水口遭到堵塞。另外，鋼水中的酸溶鋁與溶入 鋼水中的氧發生反應后會生成Al 2O3并會附著在水口內表面上，這也是造成水口堵塞的重 要原因。生產實踐表明，水口堵塞與鋼水成分、脫氧方法、澆鑄溫度和時間、水口材質和形狀 等諸多因素有關。水口堵塞以錯鎮靜鋼、尚合金鋼、稀土鋼、欽鋼最為嚴重。經分析堵塞物 的礦相組成主要是a -Al2O3以及a -Al 203和FeO的混合物。
[0003] 水口堵塞是目前危害連鑄生產過程的最大因素。水口堵塞將引起拉速減慢或流速 不勻，導致連鑄操作不穩定；同時還會引起偏流而導致卷渣，堵塞物脫落進入鋼水將增加鋼 水夾雜物，從而嚴重影響鑄坯質量，甚至造成連鑄中斷事故。
[0004] 為了減少連鑄過程中的連鑄水口堵塞，目前已經研宄和開發多種方法。主要有：
[0005] (1)采用復合水口。在傳統的Al2O3-C水口內側附加一層防堵塞內襯，該防堵塞內 襯的常用材料有：ZrO 2-CaO-C系材質、0' Sailon-ZrO2-C系材質、Sialon-石墨系材質、錯莫 來石-CaF2系材質以及Al 203-鋯莫來石-CaO-C系材質等。其主要目的就是使附著物與防 堵內襯材料反應生成低熔點化合物。
[0006] (2)采用新型材料。采用界面張力較大的BN替代部分石墨，以降低鋼水對水 口的潤濕性，減少鋼中氧化物夾雜在水口內表面的附著；而采用ZrO 2-C-ZrB2*材質、 ZrO2-SiO2-C系材質同樣可以抑制水口堵塞。
[0007] (3)采用喂絲技術。采用CaSi絲處理鋼水，可以使脫氧產物Al2O3與CaO反應形 成低熔點化合物，從而防止脫氧產物沉積在水口內表面。通過塞棒中孔向結晶器內加入合 金Al、B、Ti，可以在滿足合金成分微調的同時，避免鋼水中含鋁而堵塞水口。
[0008] 除此而外還有改進水口結構、嚴格控制連鑄操作工藝、降低鋼水中夾雜物數量和 使用水口保溫套管以合理控制過熱度等技術和方法。雖然開發了諸多連鑄水口防堵塞技 術，但在實際使用過程中，連鑄水口堵塞仍然頻繁發生，特別是在澆注低碳鋼時連鑄水口堵 塞問題仍然十分嚴重，說明上述開發的技術尚未從根本上解決水口堵塞的問題。目前開發 的諸多技術之所以不能從根本上解決水口堵塞問題，在于人們對水口堵塞的過程和機理尚 未充分了解。到目前為止，人們普遍認為鋼液中的非金屬夾雜物是電中性的，即，鋼液中的 夾雜物本身不帶有任何電荷。
【發明內容】
[0009] 為了解決連鑄水口的堵塞問題，本發明的發明人對水口堵塞的過程和機理進行研 宄后發現，連鑄水口內表面、鋼水及鋼中夾雜物均會因為鋼水與其之間的摩擦而帶電。有電 荷存在就會產生電場，鋼中夾雜物亦在電場的作用下向水口內表面迀移，并在連鑄水口內 表面放電并沉積。基于此，本發明根據水口內表面、鋼水以及鋼中夾雜物的帶電特性和夾雜 物在電場作用下的迀移特點，通過使用導電材料將水口外表面與大地或電位為零的部位連 接，使水口內表面的電位為零，消除鋼中夾雜物向水口內表面的迀移和沉積，以此防止連鑄 水口的堵塞。
[0010] 本發明提供一種防止鋼坯連鑄水口堵塞的方法，所述方法包括：將導電材料的一 端在水口成形過程中或水口成形后且尚未浸漬防氧化涂層之前通過鑲嵌、繞線、卡具或埋 入的方式與水口外表面連接，導電材料的另一端直接或通過導線或電纜與大地或電位為零 的部位連接，以使水口內表面的電位為零，其中，所使用的水口由導電體制作。
[0011] 由于水口堵塞是因水口內表面帶電引起的，因此，為了消除水口內表面的電位， 需要水口材料具有導電性，制作水口的導電體可以由A1 203、Si02、Zr02、MgO、SiC、Si 3N4、BN、 B4C以及C中的單獨一種或多種組合在一起構成，與水口外表面相連接的導電材料為鐵、銅、 鋁、鉬、鎢、鉑等金屬材料或氧化鋯、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化鋯等中的一種或一種以上 的材料所構成。
[0012] 本發明的效果如下：
[0013] (1)防止水口堵塞的效果顯著：將水口外表面通過導電材料與大地連接或與電位 為零的部位連接，使水口內表面保持電中性，減少或消除夾雜物向水口內表面的迀移，防止 水口堵塞；
[0014] (2)水口防堵塞方法簡單方便：只需通過導電材料將水口外表面與大地連接或與 電位為零的部位連接，不需對目前的連鑄工藝做任何改動，因此，水口防堵塞過程簡單方 便，且無需額外費用。
【具體實施方式】
[0015] 以澆注低碳高鋁鋼和軸承鋼為實施對象，水口為Al2O3-C質結晶器浸入式水口，導 電材料為不銹鋼絲，在浸漬防氧化涂層前采用繞線方式與水口外表面連接。具體實施例及 結果如表1所示。
[0016] 表1水口外表面接地實施結果
[0017]
【主權項】
1. 一種防止鋼坯連鑄水口堵塞的方法，其特征是所述方法包括：將導電材料的一端在 水口成形過程中或者在水口成形后且未浸漬防氧化涂層之前通過鑲嵌、繞線、卡具或埋入 的方式與水口外表面連接，導電材料的另一端直接或通過導線或電纜與大地或電位為零的 部位連接，其中，所述水口由導電體構成。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是所述導電體的材料選自于由Al203、Si02、Zr02、 MgO、SiC、Si3N4、BN、B4C和C組成的組中的一種或多種。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是所述導電材料選自于由鐵、銅、錯、鉬、鶴、鉬、 氧化鋯、碳化硅、碳化硼、氮化硅和硼化鋯組成的組中的一種或多種。
【專利摘要】本發明提供一種防止鋼坯連鑄水口堵塞的方法，屬于冶金工業連續鑄鋼生產技術領域。該方法包括：利用導電材料將水口外表面與大地或電位為零的部位連接，使水口內表面的電位為零，減少或消除鋼中夾雜物向水口內表面的遷移和粘附，防止水口堵塞。本發明從夾雜物向水口內表面遷移和粘附的機理出發，從根本上解決了連鑄水口的堵塞問題，而且實施過程簡單方便。
【IPC分類】B22D41-52
【公開號】CN104772452
【申請號】CN201510110081
【發明人】于景坤, 戴文斌
【申請人】東北大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月12日