連鑄鋼坯的內(nèi)部夾雜是嚴(yán)重的質(zhì)量問題，它破壞了鋼的連續(xù)性，直接影響鋼的使用性能及使用范圍。不論是微觀夾雜還是宏觀夾雜，都對鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。夾雜不同，來源也不同，其形成過程也非常復(fù)雜。但宏觀夾雜主要來源于中間包襯層、二次氧化、覆蓋劑等。所以在冶煉過程中，如何減少中間包帶入的夾雜，如何防止鋼水污染，提高鋼坯質(zhì)量，成為研究的重要課題。本工作初步探討了中間包所用耐火材料對鋼水清潔度的影響。?
中間包襯耐火材料對鋼水清潔度的影響?
1、試驗過程?
中間包襯耐火材料在澆注過程中與鋼液長時間接觸，發(fā)生的作用有機(jī)械沖刷、化學(xué)侵蝕及生成低熔點化合物等，任何一種作用的最終結(jié)果均是對鋼水造成污染。本研究是在14t中間包襯層的涂料內(nèi)添加示蹤劑，通過對鋼坯內(nèi)示蹤劑的分析，判斷襯層侵蝕后被帶進(jìn)鋼坯內(nèi)的量，從而得出由此形成的夾雜物占總夾雜物的含量。?
1.1試驗參數(shù)?
(1)中間包容量:14t。?
(2)鑄機(jī):R6.5/12-1200一臺;R5.7/6.5/8.5/12/17/33-1500一臺。?
(3)生產(chǎn)鋼種:A36、Q235、SS400、BC等。?
(4)單爐鋼產(chǎn)量42.5t;平均每爐澆注時間21.5min。?
1.2中間包內(nèi)襯材料及施工?
中間包內(nèi)襯采用鎂鈣質(zhì)涂料。其理化指標(biāo)如下:w(MgO)≥85%，w(CaO)≥2.2%;體積密度≤2.2g·cm-3，常溫耐壓強(qiáng)度≥2.3MPa，耐火度≥1790℃。?
將鎂鈣質(zhì)涂料先干混2～3min，再加水濕混3～5min，然后人工涂抹到中間包內(nèi)壁上，襯層厚度為40mm。自然干燥12min后，烘烤24～30h，并在最高溫度保溫3～4h。?
1.3試驗方法?
在干混中間包涂料時，每批料內(nèi)中均配加8%的ZrO2作為示蹤劑，其他按正常操作。使用1個包役后，利用掃描電鏡-能譜儀對中間包殘襯層的不同層帶進(jìn)行檢測分析，得出ZrO2的含量，以判定示蹤劑的侵蝕情況及在各層中的存在狀態(tài)。?
2、結(jié)果與分析?
2.1中間包殘襯的顯微結(jié)構(gòu)?
(1)原始層?
耐火材料未受到破壞，礦物相晶粒完整，主要礦相為鎂橄欖石和尖晶石。不同礦物間分界明顯，較多示蹤劑元素以小粒狀獨立存在。
(2)過渡層?
耐火材料受到破壞，礦物晶粒破損，不同礦物之間界限不明顯，大粒礦物變小，邊緣渾圓。示蹤元素晶粒很小，多數(shù)溶于耐火材料之中。
(3)反應(yīng)層?
有大小不等的金屬鐵粒存在，金屬鐵粒包裹在耐火材料之間。耐火材料無完整形狀，礦物混為一體。邊緣層較致密，內(nèi)部較疏松。大顆粒耐火材料大多不存在，留下孔洞，見不到示蹤元素。
2.2鎂鈣質(zhì)涂抹料的侵蝕?
由中間包殘襯層不同層帶的掃描電鏡-能譜分析結(jié)果(見表1)可以看出，原始層和過渡層中均有示蹤元素存在，而反應(yīng)層中示蹤元素不存在。這說明:原始層中耐火材料沒有發(fā)生質(zhì)的變化，示蹤劑保存完整，各顆粒以原始狀態(tài)存在;過渡層中有部分耐火材料參與了反應(yīng)，示蹤劑及大顆粒已破壞，各礦物之間的界限不明顯;而反應(yīng)層礦物中的鐵含量明顯增加，大多是耐火材料與渣反應(yīng)的生成物。由此判定，中間包鎂鈣質(zhì)涂料在其過渡層就與Fe及渣反應(yīng)，其生成物是低熔點化合物，對鋼水是一種污染。?
由于中間包襯層通過沖刷或侵蝕進(jìn)入結(jié)晶器的時間較短，因此其示蹤劑變化量可以說明涂料侵蝕后進(jìn)入鋼坯內(nèi)的量，即對鋼水清潔度的影響。所以本試驗對中間包內(nèi)示蹤劑ZrO2的含量變化進(jìn)行了跟蹤分析。為確保示蹤劑的變化，在開澆3爐后取樣。取樣時間為:開澆2min時取一渣樣，測定ZrO2含量為0.0509%;開澆21min時取第二個渣樣，測定ZrO2含量為0.1630%。在這19min的澆注過程中，鋼水對中間包涂料侵蝕量的理論計算值為:?
[35kg×(0.163-0.0509)%]/8%=0.49kg=490g?
式中:35kg為20kg的炭化稻殼和5kg×3的引流劑的含量;8%為示蹤劑ZrO2在中間包涂料中的含量。?
照這樣計算，鋼水對中間包涂料每分鐘的侵蝕量為490/19=25.8g。?
同時，試驗中還發(fā)現(xiàn)，中間包襯層耐火材料不同層帶中Al2O3含量不同，說明鎂鈣質(zhì)耐火材料可吸附夾雜物，提高鋼水清潔度。此冶金功能有待進(jìn)一步試驗與研究。?
3、結(jié)論?
(1)中間包內(nèi)設(shè)置擋渣墻、壩及穩(wěn)流器對保證夾雜物上浮有明顯的效果，在其他控制條件基本相同的情況下，70μm左右大小的夾雜物上浮的機(jī)率比自然澆鑄狀態(tài)下高10%～20%，平均為13.8%。?
(2)由中間包鎂鈣質(zhì)涂料襯層帶入到鋼坯內(nèi)的夾雜量為每分鐘25.8g。?
(3)中間包鎂鈣質(zhì)耐火材料在其過渡層的變化中就對鋼水的清潔度造成影響。?
(4)提高中間包所用耐火材料的抗侵蝕性，可減少對鋼水的污染。?
