[科普中国]-保护浇注

简介

钢液被二次氧化的区段包括盛钢桶注流、中间罐钢液面和注流、结晶器钢液面。对上述4个区段全面实施保护浇注，实质上即是在隔绝空气的条件下浇注，故又称无氧化浇注。连铸|轧钢钢水的二次氧化，是钢中大型夹杂物的重要来源。特别是在连铸不锈钢和铝镇静钢等含有较高的易氧化元素的钢时，如不采取保护浇注措施都将导致严重的二次氧化，致使最终产品出现条痕、发纹、分层及冷轧板卷的开裂等缺陷，同时降低了合金元素，特别是铝的回收率。注流被空气二次氧化的程度，取决于注流下落的高度及下落速度、水口直径和紊流度。

保护浇注方法目前在连铸生产中常用的保护方法有：

1、气体保护法

过去试验过甲烷、丙烷等作为保护气体。这些气体不完全燃烧时成为铸坯增碳和增氢的原因，而Ar气对于钢液是惰性气体，它不与钢水活泼元素（如铝、钛等）发生反应。因此小方坯广泛采用Ar气作为中间包→结晶器的保护气体。有不同的保护方式，最常用的是在中间包与结晶器之间组成软连接的密封室，其中充满Ar，防止注流和结晶器钢水面的二次氧化。但是必须注意要使保护气氛中的自由O2小于1%才能达到良好效果；对于氮含量要求不太严格的钢种，也可使用氮气作保护气体。

2、液体保护法

小方坯敞开浇注结晶器广泛用菜籽油作为保护剂，小方坯敞开浇注注流曾试验过液氮保护，即在中间包底部安有喷嘴环，向注流四周和结晶器液面喷液氮，形成氮气幕以防止二次氧化，但此法未得到推广。

3、固体保护剂

中间包和结晶器钢液面用保护渣防止二次氧化。

4、物理保护法

钢包→中间包采用Al—C质长水口，把长水口插人中间包钢水里100mm左右，机械地把钢水与空气隔开了，也避免了注流在中间包冲击区引起的钢水裸露飞溅造成二次氧化。1

钢包至中间包的保护浇注1、中间包添加覆盖剂，用于减少钢液的散热损失；隔离空气，减少钢液的二次氧化；吸收由钢液中上浮的夹杂物。

2、保护浇注可采用罩式法或保护套管（即长水口）法。罩式法即在钢流及中间包之问用一个充满氩气的箱体或罩子将铸流密封好，使钢流一直处于保护气氛之中。这种方式安装较复杂，浇钢中出现异常情况不易处理，目前采用的不多。保护套管法是将钢包的钢流经一个较长的耐材保护管流入中间包内，在长水口保护管与钢包下水广口连接处，通入氩气进行保护，使之保持正压，防止空气进入。出于这种方法简便、投资省、效果好，已被广泛采用。

中间包至结晶器的保护浇注中间包至结晶器的保护浇注通常采用浸入式水口加保护渣浇注。

结晶器保护渣的作用结晶器保护渣的作用如下：

1、绝热保温，防止钢液面结壳。

2、隔绝空气防止二次氧化。

3、吸收钢水中的夹杂物。

4、渣膜的润滑作用。

5、改善结晶器传热。

保护渣在结晶器中的行为当保护渣加入结晶器后，靠近钢液面的保护渣吸收高温钢水提供的热量，迅速在钢水面上形成液渣层，液渣层之上是烧结层（也称过渡层），最上面则是松散的粉状层，即形成三层结构。

连铸保护渣要达到良好的使用效果，各渣层必须有符合实际需要的厚度。液渣层厚度不足，沿结晶器壁会形成渣圈，把弯月面向下的通道堵死，会使板坯表面产生纵向裂纹。液渣层过厚，其稳定性下降，同时也影响到粉状层和烧结层的厚度，同样会引起板坯表面纵裂：合适的厚度必须通过试验确定。同样粉渣层和烧结层也应有合适的厚度。通常只要结晶器钢水液面能够精确控制，添加保护渣做到勤加少加，则粉渣层和烧结层的厚度就可保持稳定。

在连铸过程中，随着结晶器的振动，保护渣从弯月面流入结晶器和坯壳的气隙中，在靠近坯壳一侧形成熔融状态的渣膜，加强钢水和结晶器壁之问的传热。其渣膜的厚度通常在0.1~1.5mm之间。随着拉坯的连续进行，保护渣被连续地带出结晶器，相应地应持续、分批地向结晶器中添加新保护渣。一般保护浴的消耗为0.5~0.77kg/t钢。2

保护浇注做法为了保证一些重要铸钢件，如不锈钢、高锰钢等高合金钢铸钢件或一些特殊铸钢件的质量，避免浇注时钢液二次氧化增加钢中氧化物夹杂含量和钢液吸气增加钢中气体含量，在浇注时采取措施对注流和进入型腔的钢液进行隔绝空气的保护。目前常用的方法为用氩气保护，具体做法一般是：

1、在浇注前往型腔中缓慢充入氩气，置换出型腔中的空气，从而在浇注时避免浇入型腔内的钢液与空气接触。

2、在铸型浇口上围绕浇口安放一密布气孔（方向向上）的环管，当浇注时，向管内通入氩气（压力大于等于0.3MPa），氩气从细孔中喷出，围绕注流形成一道氩气保护屏障，从而隔绝注流与大气的接触。这样，能达到很好的保护浇注的目的。3