外來氣體影響因素及解決措施

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

　　保護性氣體。氬氣泡在鑄坯液芯中（主要指結晶器及其下方區域）存在上、下兩個循環區，大多數氬氣泡及其所經路徑上吸附的夾雜，在結晶器內的上循環區運動后，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，運動到下循環區，在坯殼內表面附近循環，大部分被凝固坯殼的內表面所俘獲。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出來。連鑄鋼水在浸入式水口中的流量一定的前提下，當進入水口的氬氣流量增大到一定值時，氣體在水口中形成氣幕，雖然能更好地防止水口結瘤，但會在水口的出口處形成不穩定的環狀氣流，相當于進入結晶器的鋼水斷續地夾帶有大氣泡進入結晶器，對結晶器內的流場產生間隙式的擾動，結晶器液面表現出無規則的波動和冒泡。

　　外來氣體在連鑄坯中形成的氣泡，其分布規律與結晶器中鋼液的流場密切相關，只有被凝固殼的固液界面捕獲的氣泡才會留在鑄坯中。只要鋼水存在紊流，就存在氬氣泡被凝固坯殼內表面俘獲的現象。也就是說，實際的連鑄過程中，只要水口吹氬，鋼坯的氬氣泡幾乎是不可避免的。

　　減少板坯外來氣泡的方法。為了減少外來氣泡，一方面，在保證水口不會堵塞和保證結晶器液渣層活躍的前提下，減少氬氣（或其他新來干涉氣體）流入量。當然，最理想的方法是不吹氬，而通過進一步提高鋼水的純凈度或改變鋼水中的夾雜性質來防止水口堵塞。另一方面，優化結晶器流場，減少氣泡俘獲率，一是在不改變水口結構和氬氣流量的情況下，適當降低拉坯速度，某公司就采取過這種措施，效果比較明顯，但影響了鋼坯產量；二是優化結晶器浸入式水口的結構，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，必須進行適當的計算機仿真和水模擬實驗。

　　板坯氬氣泡問題及采取的改善措施。某公司3號板坯連鑄機采取全程氬氣保護澆鑄。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%，各種保護渣和合金料的現場取樣檢測的水分，都符合標準要求。存在氣泡的Q235B、Q345B、45號鋼坯，鑄坯經火焰清理或車削加工發現，氣泡分布在皮下50毫米以內，主要分布在板坯窄面及靠近板坯窄面300毫米以內的寬面；軋制的鋼板表面，對于不切邊的40毫米以上鋼板，縱邊側面明顯存在氣泡，當靠近鋼板縱邊的位置的氣泡密度大、尺寸大時，鋼板表面的中間部位也存在少量氣泡；當板材壓縮比較大（鋼板較?。r，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，每個部位都安裝氬氣流量計，在保證不堵水口和結晶器液面比較活躍的條件下，使兩個部位的氬流量，特別是塞棒氬流量減到最少；強化對中包水口的快換機構零件的質量檢查，減少上下水口氣隙，從而減少由于鋼水負壓造成大量保護性氣體進入鋼液。其二，摸索水口最佳插入深度，優化流場。通過采取以上措施，基本上可以解決鋼板氣泡廢品問題。但是，40毫米以上的厚規格板，鋼板縱邊距邊部50毫米以內，總是存在個別氣泡或針孔，當然，這要在用戶可接受的范圍內。