外來(lái)氣體影響因素及解決措施

　　空氣及其二次氧化。當(dāng)連鑄過(guò)程的鋼水敞開(kāi)澆鑄，使鋼流表面與大氣直接接觸，或者保護(hù)澆鑄裝置有縫隙產(chǎn)生負(fù)壓吸入空氣，導(dǎo)致鋼水發(fā)生二次氧化，鋼中吸入大量空氣。一方面，在氣、液界面，空氣中的氧分子、部分氮分子溶解進(jìn)入鋼水中，增加了鋼中[O]、[N]含量，空氣中的二氧化碳，會(huì)部分地與鋼中C、Si、Mn、Al等元素發(fā)生反應(yīng)，生成金屬氧化物和CO氣體。而鋼液吸入空氣導(dǎo)致二次氧化產(chǎn)生CO氣泡的行為與鋼水脫氧不良產(chǎn)生CO氣泡的行為比較類似。另一方面，未溶解的空氣（混合氣體），以氣泡的形式進(jìn)入鋼液。此外，溶解在鋼液中的部分氮、氧、氫等原子，當(dāng)與鋼中已經(jīng)存在的氣泡邊界接觸時(shí)，也會(huì)以原子形式擴(kuò)散至界面，形成氮、氧、氫分子，從而進(jìn)入氣泡。

　　保護(hù)性氣體。氬氣泡在鑄坯液芯中（主要指結(jié)晶器及其下方區(qū)域）存在上、下兩個(gè)循環(huán)區(qū)，大多數(shù)氬氣泡及其所經(jīng)路徑上吸附的夾雜，在結(jié)晶器內(nèi)的上循環(huán)區(qū)運(yùn)動(dòng)后，絕大部分上浮到渣層；小部分體積較小的氣泡及其所吸附的夾雜，運(yùn)動(dòng)到下循環(huán)區(qū)，在坯殼內(nèi)表面附近循環(huán)，大部分被凝固坯殼的內(nèi)表面所俘獲。被俘獲的氣泡最終成為鑄坯皮下氣泡（鉛筆狀），軋制成材后以表面重皮、皮下氣孔或夾雜簇的形式表現(xiàn)出來(lái)。連鑄鋼水在浸入式水口中的流量一定的前提下，當(dāng)進(jìn)入水口的氬氣流量增大到一定值時(shí)，氣體在水口中形成氣幕，雖然能更好地防止水口結(jié)瘤，但會(huì)在水口的出口處形成不穩(wěn)定的環(huán)狀氣流，相當(dāng)于進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水?dāng)嗬m(xù)地夾帶有大氣泡進(jìn)入結(jié)晶器，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)產(chǎn)生間隙式的擾動(dòng)，結(jié)晶器液面表現(xiàn)出無(wú)規(guī)則的波動(dòng)和冒泡。

　　外來(lái)氣體在連鑄坯中形成的氣泡，其分布規(guī)律與結(jié)晶器中鋼液的流場(chǎng)密切相關(guān)，只有被凝固殼的固液界面捕獲的氣泡才會(huì)留在鑄坯中。只要鋼水存在紊流，就存在氬氣泡被凝固坯殼內(nèi)表面俘獲的現(xiàn)象。也就是說(shuō)，實(shí)際的連鑄過(guò)程中，只要水口吹氬，鋼坯的氬氣泡幾乎是不可避免的。

　　減少板坯外來(lái)氣泡的方法。為了減少外來(lái)氣泡，一方面，在保證水口不會(huì)堵塞和保證結(jié)晶器液渣層活躍的前提下，減少氬氣（或其他新來(lái)干涉氣體）流入量。當(dāng)然，最理想的方法是不吹氬，而通過(guò)進(jìn)一步提高鋼水的純凈度或改變鋼水中的夾雜性質(zhì)來(lái)防止水口堵塞。另一方面，優(yōu)化結(jié)晶器流場(chǎng)，減少氣泡俘獲率，一是在不改變水口結(jié)構(gòu)和氬氣流量的情況下，適當(dāng)降低拉坯速度，某公司就采取過(guò)這種措施，效果比較明顯，但影響了鋼坯產(chǎn)量；二是優(yōu)化結(jié)晶器浸入式水口的結(jié)構(gòu)，包括流鋼口的尺寸和形狀、水口插入深度等，但該工作的難度大、周期長(zhǎng)，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)仿真和水模擬實(shí)驗(yàn)。

　　板坯氬氣泡問(wèn)題及采取的改善措施。某公司3號(hào)板坯連鑄機(jī)采取全程氬氣保護(hù)澆鑄。有塞棒吹氬和中間包上下水口氬封，板坯的鋼水酸溶鋁含量都在0.015%～0.040%，各種保護(hù)渣和合金料的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)的水分，都符合標(biāo)準(zhǔn)要求。存在氣泡的Q235B、Q345B、45號(hào)鋼坯，鑄坯經(jīng)火焰清理或車(chē)削加工發(fā)現(xiàn)，氣泡分布在皮下50毫米以內(nèi)，主要分布在板坯窄面及靠近板坯窄面300毫米以內(nèi)的寬面；軋制的鋼板表面，對(duì)于不切邊的40毫米以上鋼板，縱邊側(cè)面明顯存在氣泡，當(dāng)靠近鋼板縱邊的位置的氣泡密度大、尺寸大時(shí)，鋼板表面的中間部位也存在少量氣泡；當(dāng)板材壓縮比較大（鋼板較?。r(shí)，氣泡成為重皮或被氧化消除。為此，該公司主要采取了以下措施：其一，每個(gè)部位都安裝氬氣流量計(jì)，在保證不堵水口和結(jié)晶器液面比較活躍的條件下，使兩個(gè)部位的氬流量，特別是塞棒氬流量減到最少；強(qiáng)化對(duì)中包水口的快換機(jī)構(gòu)零件的質(zhì)量檢查，減少上下水口氣隙，從而減少由于鋼水負(fù)壓造成大量保護(hù)性氣體進(jìn)入鋼液。其二，摸索水口最佳插入深度，優(yōu)化流場(chǎng)。通過(guò)采取以上措施，基本上可以解決鋼板氣泡廢品問(wèn)題。但是，40毫米以上的厚規(guī)格板，鋼板縱邊距邊部50毫米以內(nèi)，總是存在個(gè)別氣泡或針孔，當(dāng)然，這要在用戶可接受的范圍內(nèi)。