一种防止钢坯连铸水口堵塞的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢坯连续铸造领域，具体涉及一种防止钢坯连铸水口堵塞的方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们对钢材质量要求的不断提高，目前几乎所有的钢种都需要炉外精炼，以 除去钢中的有害元素。为了控制钢中的自由氧含量，精炼过程中一般要加入大量的脱氧合 金以对其进行深脱氧，使之生成相应的氧化物。在这些氧化物中，有的从钢液中上浮进入炉 渣中得以除去，但仍有一部分会以氧化物夹杂的形式残留于钢液中。在连铸过程中，当钢液 从钢包流经长水口进入中间包或者由中间包流经浸入式水口进入结晶器时，这些氧化物夹 杂就会在水口内表面附着、堆积，进而使连铸水口遭到堵塞。另外，钢水中的酸溶铝与溶入 钢水中的氧发生反应后会生成Al 2O3并会附着在水口内表面上，这也是造成水口堵塞的重 要原因。生产实践表明，水口堵塞与钢水成分、脱氧方法、浇铸温度和时间、水口材质和形状 等诸多因素有关。水口堵塞以错镇静钢、尚合金钢、稀土钢、钦钢最为严重。经分析堵塞物 的矿相组成主要是a -Al2O3以及a -Al 203和FeO的混合物。
[0003] 水口堵塞是目前危害连铸生产过程的最大因素。水口堵塞将引起拉速减慢或流速 不匀，导致连铸操作不稳定；同时还会引起偏流而导致卷渣，堵塞物脱落进入钢水将增加钢 水夹杂物，从而严重影响铸坯质量，甚至造成连铸中断事故。
[0004] 为了减少连铸过程中的连铸水口堵塞，目前已经研宄和开发多种方法。主要有：
[0005] (1)采用复合水口。在传统的Al2O3-C水口内侧附加一层防堵塞内衬，该防堵塞内 衬的常用材料有：ZrO 2-CaO-C系材质、0' Sailon-ZrO2-C系材质、Sialon-石墨系材质、错莫 来石-CaF2系材质以及Al 203-锆莫来石-CaO-C系材质等。其主要目的就是使附着物与防 堵内衬材料反应生成低熔点化合物。
[0006] (2)采用新型材料。采用界面张力较大的BN替代部分石墨，以降低钢水对水 口的润湿性，减少钢中氧化物夹杂在水口内表面的附着；而采用ZrO 2-C-ZrB2*材质、 ZrO2-SiO2-C系材质同样可以抑制水口堵塞。
[0007] (3)采用喂丝技术。采用CaSi丝处理钢水，可以使脱氧产物Al2O3与CaO反应形 成低熔点化合物，从而防止脱氧产物沉积在水口内表面。通过塞棒中孔向结晶器内加入合 金Al、B、Ti，可以在满足合金成分微调的同时，避免钢水中含铝而堵塞水口。
[0008] 除此而外还有改进水口结构、严格控制连铸操作工艺、降低钢水中夹杂物数量和 使用水口保温套管以合理控制过热度等技术和方法。虽然开发了诸多连铸水口防堵塞技 术，但在实际使用过程中，连铸水口堵塞仍然频繁发生，特别是在浇注低碳钢时连铸水口堵 塞问题仍然十分严重，说明上述开发的技术尚未从根本上解决水口堵塞的问题。目前开发 的诸多技术之所以不能从根本上解决水口堵塞问题，在于人们对水口堵塞的过程和机理尚 未充分了解。到目前为止，人们普遍认为钢液中的非金属夹杂物是电中性的，即，钢液中的 夹杂物本身不带有任何电荷。
【发明内容】
[0009] 为了解决连铸水口的堵塞问题，本发明的发明人对水口堵塞的过程和机理进行研 宄后发现，连铸水口内表面、钢水及钢中夹杂物均会因为钢水与其之间的摩擦而带电。有电 荷存在就会产生电场，钢中夹杂物亦在电场的作用下向水口内表面迀移，并在连铸水口内 表面放电并沉积。基于此，本发明根据水口内表面、钢水以及钢中夹杂物的带电特性和夹杂 物在电场作用下的迀移特点，通过使用导电材料将水口外表面与大地或电位为零的部位连 接，使水口内表面的电位为零，消除钢中夹杂物向水口内表面的迀移和沉积，以此防止连铸 水口的堵塞。
[0010] 本发明提供一种防止钢坯连铸水口堵塞的方法，所述方法包括：将导电材料的一 端在水口成形过程中或水口成形后且尚未浸渍防氧化涂层之前通过镶嵌、绕线、卡具或埋 入的方式与水口外表面连接，导电材料的另一端直接或通过导线或电缆与大地或电位为零 的部位连接，以使水口内表面的电位为零，其中，所使用的水口由导电体制作。
[0011] 由于水口堵塞是因水口内表面带电引起的，因此，为了消除水口内表面的电位， 需要水口材料具有导电性，制作水口的导电体可以由A1 203、Si02、Zr02、MgO、SiC、Si 3N4、BN、 B4C以及C中的单独一种或多种组合在一起构成，与水口外表面相连接的导电材料为铁、铜、 铝、钼、钨、铂等金属材料或氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化锆等中的一种或一种以上 的材料所构成。
[0012] 本发明的效果如下：
[0013] (1)防止水口堵塞的效果显著：将水口外表面通过导电材料与大地连接或与电位 为零的部位连接，使水口内表面保持电中性，减少或消除夹杂物向水口内表面的迀移，防止 水口堵塞；
[0014] (2)水口防堵塞方法简单方便：只需通过导电材料将水口外表面与大地连接或与 电位为零的部位连接，不需对目前的连铸工艺做任何改动，因此，水口防堵塞过程简单方 便，且无需额外费用。
【具体实施方式】
[0015] 以浇注低碳高铝钢和轴承钢为实施对象，水口为Al2O3-C质结晶器浸入式水口，导 电材料为不锈钢丝，在浸渍防氧化涂层前采用绕线方式与水口外表面连接。具体实施例及 结果如表1所示。
[0016] 表1水口外表面接地实施结果
[0017]
【主权项】
1. 一种防止钢坯连铸水口堵塞的方法，其特征是所述方法包括：将导电材料的一端在 水口成形过程中或者在水口成形后且未浸渍防氧化涂层之前通过镶嵌、绕线、卡具或埋入 的方式与水口外表面连接，导电材料的另一端直接或通过导线或电缆与大地或电位为零的 部位连接，其中，所述水口由导电体构成。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述导电体的材料选自于由Al203、Si02、Zr02、 MgO、SiC、Si3N4、BN、B4C和C组成的组中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述导电材料选自于由铁、铜、错、钼、鹤、钼、 氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅和硼化锆组成的组中的一种或多种。
【专利摘要】本发明提供一种防止钢坯连铸水口堵塞的方法，属于冶金工业连续铸钢生产技术领域。该方法包括：利用导电材料将水口外表面与大地或电位为零的部位连接，使水口内表面的电位为零，减少或消除钢中夹杂物向水口内表面的迁移和粘附，防止水口堵塞。本发明从夹杂物向水口内表面迁移和粘附的机理出发，从根本上解决了连铸水口的堵塞问题，而且实施过程简单方便。
【IPC分类】B22D41-52
【公开号】CN104772452
【申请号】CN201510110081
【发明人】于景坤, 戴文斌
【申请人】东北大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月12日