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連鑄中間包水口堵塞一直是困擾煉鋼廠的一個(gè)難題，對(duì)于它的研究已經(jīng)開展了30多年，然而該課題仍沒有很好地解決。堵塞是由鋼水中的固態(tài)微小夾雜物（尤其是Al2O3、TiO2和CaS）沉積引起。澆鑄時(shí)，Al2O3等非金屬夾雜在浸入式水口壁上逐漸形成，周期性地剝落帶入結(jié)晶器，使鑄坯中有害的大型夾雜物增加。此外，水口堵塞導(dǎo)致澆鑄提前結(jié)束，以致連澆爐數(shù)減少和降低連鑄機(jī)的生產(chǎn)率。盡管通過向塞棒、中間包水口和套管吹氬可以減少堵塞，但分散的非金屬夾雜和彎月面處的擾動(dòng)仍會(huì)增加連鑄板坯的大型夾雜物的數(shù)量，因此影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。  

在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)連鑄水口堵塞與品種、工藝有關(guān)，低碳、超低鋼比其他品種易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；LF爐工藝發(fā)生水口堵塞現(xiàn)象后棒位上漲迅速，CAS、RH工藝發(fā)生水口堵塞現(xiàn)象后棒位上漲相對(duì)緩慢。京唐公司技術(shù)人員對(duì)連鑄水口堵塞原因進(jìn)行分析，對(duì)其堵塞機(jī)理有了一定的認(rèn)識(shí)，并提出了改善措施。  

水口堵塞物的特征  

通過大量收集典型易堵品種連鑄水口的堵塞圖片，對(duì)水口堵塞物、鋼水中非金屬夾雜物的成分以及組成進(jìn)行分析，以便弄清水口堵塞物的來源。  

水口侵蝕只是造成水口堵塞的一個(gè)必要條件。觀察大量的廢棄水口，都有不同程度的侵蝕，但其中一部分水口的粘附層很薄，甚至沒有粘附層。這說明即使水口發(fā)生侵蝕，但只要鋼水中氧化夾雜物，特別是氧化鋁夾雜少，水口堵塞幾率就能大大降低。因此，盡量降低鋼水氧化性夾雜，并做好防止鋼水二次氧化工作，是降低水口結(jié)瘤率的關(guān)鍵。堵塞的水口由基體、中間反應(yīng)層、表面沉積層三部分組成。  

低碳、超低鋼比其他品種易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，鋼水中硅含量、碳含量越低越易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，鋼水中鈦含量越高越易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。低碳和超低鋼水口堵塞最大的不同是超低鋼水口堵塞含有一定量的鋼。  

對(duì)典型的堵塞水口堵塞物進(jìn)行分析，低碳鋼LF工藝造成的堵塞物其主要是由高熔點(diǎn)氧化物組成，大多數(shù)是Al2O3，其中混有MgO·Al2O3（尖晶石），CaO—Al2O3系礦相及少量硅酸鹽。低碳鋼CAS、RH工藝造成的堵塞物其主要是由高熔點(diǎn)Al2O3組成。含Ti超低碳鋼水口堵塞物主要由Al2O3及其外部包裹著一定量的TiO2組成，并含有一定量的鋼。  

水口堵塞形成的原理  

堵塞的水口由基體、中間反應(yīng)層、表面沉積層三部分組成，目前許多研究普遍認(rèn)為水口堵塞形成的原因主要有以下四方面：  

鋼中存在的氧化物向水口壁的傳輸：水口堵塞最重要的原因是鋼水中的固態(tài)夾雜物在水口壁上的沉積；固態(tài)夾雜物來源較多，如煉鋼及精煉過程中的脫氧產(chǎn)物、二次氧化產(chǎn)物、卷渣、化學(xué)反應(yīng)形成的固態(tài)夾雜物等。  

水口接縫處的吸氣：水模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算表明鋼水流經(jīng)滑動(dòng)水口或塞棒后產(chǎn)生較大的負(fù)壓，極易造成空氣吸入；如空氣進(jìn)入水口，氧氣將和Al反應(yīng)生成氧化鋁夾雜；吸入的氧在水口壁產(chǎn)生表面張力，這種張力在水口壁上對(duì)鋼中夾雜物顆粒產(chǎn)生一種不可思議的吸附作用；Rackers計(jì)算得出：即使是導(dǎo)致增氮0.3ppm的較小氧氣吸入量產(chǎn)生的表面張力可以使一個(gè)10μm的顆粒以0.9m/s的速度向水口壁運(yùn)動(dòng)，這可能是在湍流程度較低的區(qū)域產(chǎn)生水口堵塞的主要機(jī)理。