连铸板坯气泡的成因及控制分析

申凯峰

摘要：目前，连铸坯出现气泡属于一种较为常见的质量缺陷，大部分炼钢厂所生产的连铸坯都会出现不同程度较为严重的气泡，要使用火焰清理机或手工清理器对其进行清理之后才能开展加热以及轧制工艺，严重的降低了铸坯在热送热装时的生产效率，与此同时清理期间金属烧损量较大，也会对燃气、氧气造成大量消耗，而且清理操作极有可能导致坯料报废，所以此问题亟待解决。本文主要针对连铸坯气泡形成的主要原因进行分析，然后基于此，提出了一系列控制措施，以供参考。

关键词：连铸板坯;气泡;成因;控制

前言：

现阶段，连铸坯在轧制工艺时，有时会出现边裂的状况，连铸坯一旦出现边裂，加热炉温度就会升高，除磷之后会形成一定数量的气泡，而且深度不等，特别是在连铸坯的窄侧气泡的数量极多，而且呈无规律的形式分布。所以，目前针对连铸坯气泡形成的主要因素进行分析以及研究，并提出有针对性的措施进行解决，不仅能够减少铸坯气泡发生的几率，也能够让产品的质量得到有效保障。

1  连铸板坯气泡的主要成因

1.1 非稳态的浇铸板坯

1.中间包内存在残留的钢渣，进入到结晶器当中，而且在上浮时效果并不充分。

2.结晶器在点检期间形成了一定程度的钢液卷渣。

3.中间包中的耐材在烘烤时不够到位，钉屑等冷却材料发生了潮湿，从而导致水汽流入到钢液中形成了化学反应，生成了氧气和氢，经过一系列的凝结之后又产生了一氧化碳和氢气，而这两种气体被凝固坯壳所获取。

1.2 稳态浇铸的板坯

在稳态浇铸期间板坯的边缘区域发生气泡，大部分都是因为钢液当中的气体，而气体形成的主要原因是，在上浮期间获取的凝固胚壳所导致。出现影响的因素相对较多，不仅和浇铸的温度、钢液的具体成分有关联，而且还与辅料水分的具体含量、连铸保护浇铸、浸入式水口插入的具體深度、真空精炼应用的工艺等都息息相关。

1.2.1 钢液成分以及过热度

镍、钼、铬等合金元素中都含有数量极多的钢种，而且钢液在黏度层面系数相对较大，气体在夹杂上浮时会受到极大的阻力，所以导致上浮时间被增加。经过现场的实践研究表明，此种类型的钢种会发生较为严重的气泡现象，极其容易产生废品。

对过热度进行浇注时，在工艺层面的要求是10～30℃，炼钢时如果某一环节对钢液温度没有进行严格管控，过热度也会存在不超过10℃的状况。一旦过热度相对较低，钢液的粘稠度就会逐渐增大，气体在结晶器内部进行上浮时，困难程度也会急剧升高，极其容易被坯壳所获取，从而在皮下形成气泡，情节严重时还会发生结冷钢的状况。通常情况下，在现场对铸坯进行抽查检验时，发现如果过热度相对较低，炉次板坯边缘位置的气泡会极其严重。

1.2.2 真空冶炼

脱氧状况相对不好的钢液，在凝结期间极其容易出现碳氧反应，从而形成一氧化碳，一氧化碳一旦形成钢液中的气体含量就会急剧升高，从而导致铸坯期间极其容易形成气泡。一般情况下来说，应用不同形式的真空脱气工艺，钢液在氮含量和氧含量层面会存在极大的差别。尤其是对高碳钢进行生产时，需要加入增碳剂，而且增碳剂内部的氢含量相对较高，会导致钢液中的氢含量急剧上升。

1.2.3 结晶器内部的钢液出现流场

浸入式水口在插入时，不同的深度对于板坯气泡形成，也会造成不同程度的影响。如果插入时深度相对不深，容易出现液面翻腾，导致卷渣气泡形成。插入时如果深度太深，钢液在冲击时深度就会急剧加深，导致气体上浮极为困难，从而极其容易被结晶器边缘内部存在的凝固坯壳所捕获，从而在边部形成气泡[1]。

2  控制连铸坯气泡的主要措施

2.1 控制非稳态浇铸期间的措施

开始浇铸时，由于中间包和结晶器内的温度相对较低，结晶器内部就会存在比较多的冷钢，需要重复对其进行点检，并对冷钢进行清洁，而此期间就会导致液面出现较大程度的波动，不可防止的就会出现一定程度的卷渣。所以，在开始浇铸之前需要应用开浇渣，使用铝、硅等元素形成化学反应产生一定程度的热量，降低冷钢的形成量，常规情况下进行开浇渣的主要操作时，在钢液淹没在浸入式水口中的吐出孔时，加入开浇渣以及结晶器的保护渣，但是这种方式在初期应用之后并没有降低冷钢的形成量，首炉板坯出现的气泡也没有得到有效减少。通过对开浇渣的加入操作进行进一步优化，就是在钢液淹没浸入式水口的吐出孔时加入开浇渣，经过10～15秒之后开浇渣会变成红色，此时再加入结晶器的保护渣。事实证明，此种操作方式能够让冷钢的形成量急剧降低，首炉非稳态浇铸时，板坯气泡数量也会得到有效降低。

2.2 控制稳态浇铸期间的工艺措施

2.2.1 控制过热度

在精炼环节中，对于温度管控的水平进行深层次的提升。对于精炼氩气的流量管控、出钢量、出钢温度、钢包的包况进行稳定管控，定期针对测温枪展开校正，让钢液温度在测量期间的精准度得到有效保障。

2.2.2 深层次的脱气以及脱氧

要让钢液在脱氧层面的效果得到有效保障，要求钢液中的铝要高于0.015%。对于高碳钢而言，为了有效降低钢中气体的主要含量，对工艺提出的要求是需要在真空状态下，维持20分钟以上的时间。

2.2.3 对浸入式水口的实际插入深度进行优化

优化之前的浸入式水口插入的深度，通常情况在150～175毫米的范围内，此范围对于钢液内部气体的排出、上浮都会造成不利影响。

所以，需要对于水口在插入时的深度进行更改，维持在140～155mm的范围内，因为插入深度相对较浅时，能够让气泡上浮更加容易[2]。

结束语：综上所述，为了有效管控连铸坯气泡的形成，首先，需要应用性能状态较好的保护渣，而且要求保护渣中三氧化二铝含量低于10%，与此同时需要让熔融层保持一定的厚度。其次，让钢水的纯净程度得到有效提升，并让钢水在浇铸时有一个稳定的状态。然后，需要保障连铸钢水在浇铸期间的温度维持在一个可控的范围之内，并对生产节奏进行有效管控，让连铸拉速可以维持恒定状态。最后，让液面保持稳定性，对于结晶器液面的波动幅度进行有效管控，要求低于±3毫米。

参考文献：

[1]刘小军，李杰，刘德胜，等.舞钢连铸板坯皮下气泡缺陷的成因分析与控制[J].宽厚板，2021.

[2]肜玲华，姚小峰.连铸坯皮下气泡的成因分析及应对措施[J].冶金与材料，2019，39（5）：3.