现代冶金
Modern Metallurgy
第47卷第6期2019年12月
Vol. 47 No. 6Dec. 2019
王雷人与嘼 交 互
（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴214429）信号转换器
摘要：在塞棒控流连铸浇钢过程中，控流区在维持控流稳定性方面发挥着至关重要的作用。控流区在工作时受到 物理冲刷和化学反应的交互作用，侵蚀速度大于其它部位，且易发生过快侵蚀、不均匀侵蚀等异常情况导致质量和 生产的波动。通过采取改变控流区形状、选择合适的材质、保护控流区釉层、控制中间包预烘烤时间等措施，可提 升控流区的抗侵蚀性能。
关键词：连铸；塞棒控流；控流区；侵蚀
中图分类号：TG249. 6
引言
在塞棒控流连铸浇钢过程中，塞棒作为中间包 钢水通道的控制器，安装于中间包内，通过塞棒控流 区与内装式浸入式水口或中间包上水口碗部控流区 的配合，能控制流入结晶器内钢水的流量，以匹配拉 速保证钢水在结晶器内液面的稳定，并在中间包浇
铸末期实现安全关停3%。塞棒对于整个浇铸过程 的顺行起着至关重要的作用，连铸浇钢时控流不稳 定会造成结晶器内钢水液面波动大，从而影响钢液
在结晶器内流场及传热，容易造成连铸坯表面卷入 结晶器保护渣，影响连铸坯表面及皮下质量，液面波 动过大时会导致连铸坯报废&由于塞棒控流连铸的
玻璃框架特性，塞棒无法在线更换，在控流区侵蚀严重无法控
流时会导致发生中断生产、漏钢、溢钢等生产事故， 造成巨大的经济损失&
1塞棒控流原理
塞棒控流是靠塞棒与水口的配合来实现的，当 塞棒关闭时，中间包内的钢水无法进入到水口内孔；
当塞棒抬起时，塞棒控流区与水口碗部控流区出现 环形间隙，钢水从环形间隙流到水口内孔后进入结 晶器（如图1所示）&塞棒控流效果的关键是塞棒头 部控流区和水口碗部控流区的配合，在操作中通过
调整塞棒头控流区与水口碗部控流区之间的位置来
调节环缝面积；当环缝面积发生变化时，通过的钢流
挡风抑尘墙也随之发生变化，从而控制结晶器内钢水的高度$<%。
图1塞棒控流示意图
2控流失效分析
塞棒从关闭到完全打开的范围就是塞棒可以调
控钢流的范围，塞棒的正常控流就在此范围内发挥
作用&塞棒头部和水口碗部在无侵蚀、堵塞情况下， 可始终以不变的开启高度保持一定的钢水流量进行 控流；但在实际连铸浇钢过程中，由于钢水冲刷作用
对塞棒棒头部位的侵蚀十分严重$4%，控流区被侵蚀 导致棒头与水口碗部不能紧密接触，为保持一定
的 钢水流量需要不断地调整塞棒开启高度，控流的稳
定性变差；控流区在不同部位侵蚀程度不一致时，塞 棒即使落到最低位仍然会有钢水流入结晶器；控流
收稿日期：2019-06-14
作者简介：王 雷（1983-），男，工程师。E-mail ： wanglei@citicsteel.
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64现代冶金第47卷
区在侵蚀特别严重时，其形状发生较大缺损，棒头只
要略微上提就会有过量的钢水流入结晶器，此时无
法有效地进行控流，产生塞棒失控的概率将大大增
加&
控流区的侵蚀主要包含物理冲刷与化学反应两
种方式，两种方式在侵蚀过程中交互作用&不同材
质控流区侵蚀的化学反应有所不同，但侵蚀过程大
体类似，如刘国齐等人对铝碳质棒头侵蚀进行的研
究囚：铝碳质棒头的侵蚀可以认为包括以下几个过
程，首先在钢水的作用下，铝碳材料表面的碳发生氧
化或被熔钢溶解，在棒头表面形成一层疏松的氧化
铝层；在钢水涡流的作用下脱碳层中氧化铝颗粒离
开棒头表面，钢水中夹杂物与氧化铝形成低熔点的
物质会加速这个过程的发生，两个过程交替进行，使
得材料发生侵蚀&当钢水的机械作用力大于铝碳材料本身的结合力时，刚玉颗粒会受钢水作用离开材料表面&
3改进措施
3.1改变控流区形状
根据塞棒控流连铸浇钢钢水流速数模分析可以看出，浇钢过程中钢水在控流区的流速是最快的（如图2所示），在浇钢过程中控流区所受到的物理冲刷也是最严重的，在与脱碳等化学反应的交互作用下控流区的侵蚀较其它部位严重&可采取加大棒头与碗口弧度等改变控流区形状的措施来减缓钢水在此区域的物理冲刷，从而提升控流区的抗侵蚀性能&根据朱士将的研究：加大塞棒头部的弧度，一是可以增加塞棒棒头与中间包水口的接触面积，提高控制精度；二是可以延缓钢水对塞棒头的冲击，保证塞棒的使用效果&
3.2选择合适的材质
控流区材质与浇注钢种的匹配是影响控流区抗侵蚀性能的重要因素之一，塞棒棒头与水口碗部控流区应选用相同的材质&组织生产时可根据生产钢种及工艺特性选择合适的材质，通常情况下，铝碳材质控制区更适合浇注铝镇静钢，镁碳材质控制区更适合浇注钙处理钢，锆碳材质控制区更适应浇注高锰钢与高氧钢「7%。同时可在控制区材质中添加抗氧化剂等添加剂，利用这些添加剂在使用过程中的变化及其特性，提高材料整体的致密度与抗氧化能力，达到提升抗侵蚀性能的目的&
保护控流区釉层
3.3
运维流程管理在中间包砌筑安装与调试塞棒、水口时，如不注意防护会造成控流区的釉层损坏（如图3所示）。控流区的釉层损坏后在烘包过程中失去保护，将发生严重的脱碳，开浇后在钢水涡流的作用下，失去碳结合的骨料颗粒会迅速地脱离，发生此种情况会产生塞棒控流很快失效的严重后果&在塞棒、水口的安装与调试过程中应小心防护、轻拿轻放，保护好釉层不被损坏，同时要加强检查，如发现有釉层损坏现象应及时采取更换等补救措施，避免发生开浇时控流失效影响生产顺行的情况&
图3
控流区釉层损毁图
第6期王雷：塞棒控流连铸控流区抗侵蚀性能的探讨65
3.4控制预烘烤时间
中间包预烘烤时，塞棒、水口表面的釉层会形成一层保护膜，可防止主体材质氧化&当烘烤时间过长时，该保护膜容易出现局部区域破损，并随烘烤时间的增加而加剧，破损部位的主体材质失去保护会发生由表层向内的逐步脱碳，随着烘烤时间的延长，氧化层深度也会增加&脱碳部位的碳结合被破坏，在浇钢后高速钢水的冲刷下将快速冲蚀，如破损部位发生在控流区，冲蚀会更加明显，轻则造成控流区的不均匀侵蚀影响控流的稳定性(如图4所示)，重则会导致控流失效影响正常生产&在中间包预烘烤时应充分做好生产计划与准备工作，尽可能控制总的烘烤时间不超过3h。通过对预烘烤时间采取控制，减少预烘烤时釉质保护膜的破损几率，从而提升塞棒、水口的抗侵蚀性能&
图4塞棒棒头使用后纵向解剖图4结束语
塞棒控流连铸浇钢控流区在工作时受到物理冲刷和化学反应的交互作用，侵蚀速度大于其它部位，且易发生过快侵蚀、不均匀侵蚀等异常情况导致质量和生产的波动。通过采取加大塞棒头部与水口碗部弧度改变其形状，根据生产钢种及工艺选择合适的材质，在塞棒、水口安装与调试时保护控流区釉层，控制中间包预烘烤时间等措施可提升控流区的抗侵蚀性能。
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