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摘 要：针对某钢厂Q235板坯的生产工艺，对稳态、非稳态时中间包以及铸坯中的T[O]、[N]含量、显微夹杂含量、大型夹杂物含量进行了系统分析。研究表明：非稳态时中间包液面波动较大，包内流场紊乱，钢液面裸露接触空气，造成钢水二次氧化及卷渣。非稳态浇注情况下，铸坯中显微夹杂物、大型夹杂物含量明显高于稳态浇注。提高非稳态浇注时操作的稳定性，控制好开浇、换包操作，稳定中间包、结晶器液面，可以有效改善钢质量。
关键词：非稳态浇注；夹杂物；板坯
0 引 言
板坯断面尺寸较大，易产生横裂等缺陷，尤其在非稳态浇注过程中，铸坯质量更不能得到保证。稳态浇注是指钢水正常浇注过程中拉速、钢水液面都稳定的浇注状态；非稳态浇注是指中间包开浇、快换浸入式水口、换钢包前后、浇注结束等钢水液面波动较大、拉速变化频繁的浇注状态[1-5]。
研究小组就某钢厂稳态及非稳态浇注情况下全氧含量及氮含量、显微夹杂物含量、大型夹杂物含量分别进行了研究，并对非稳态浇注产生的危害提出了改进措施和理论指导。
1 研究钢种及生产工艺
某工厂生产的Q235板坯断面尺寸为180×680mm2，拉速1.3m/s，浇注温度1561℃。实验钢种的化学成分如表1所示。
根据生产计划，进行现场取样。取钢水浇注的5min、15mim、25min中间包的入口及出口处各提取片样2片；在整个浇次的头坯、3炉正常坯、3、4炉混浇坯、4炉正常坯、尾坯上切取铸坯，并在该试样上切取电解大样、金相样和氧氮样。
2 试验结果分析
2.1钢中T[O]、[N]的含量變化
全氧含量包括溶解在钢液中的自由氧和以化合物形式存在于夹杂物中的结合氧。在一定程度上，全氧含量代表了钢中非金属夹杂物的数量，同时，也是评定钢液洁净度的重要指标。
2.1.1中间包中平均T[O]、[N]含量分析
对中间包浇注过程平均氧氮含量进行分析可知：
中间包入口稳态时T[O]平均含量为128ppm，非稳态时T[O]平均含量为149ppm，是稳态时的1.15倍。中间包出口稳态时T[O]平均含量为136ppm，非稳态时T[O]平均含量为130ppm。中间包入口稳态时T[O]平均含量为128ppm，出口稳态时T[O]平均含量为136ppm，比入口稳态有所上升，说明中间包液面波动比较大，易卷渣，应采取严格保护浇注措施。
2.1.2铸坯中平均T[O]、[N]含量分析
对铸坯的氧氮试样进行分析实验，得到铸坯中平均氧氮含量。铸坯正常坯中T[O]平均含量为153ppm，混浇坯中T[O]平均含量为150ppm；铸坯正常坯中N平均含量为50.2ppm，混浇坯中N平均含量为47.9ppm；说明中间包液面波动大，正常坯也易卷渣，造成氧氮含量高，钢液二次氧化，钢液质量不好， 因此开浇前中间包水口应密封，吹氩保护浇注。
2.2 中间包中显微夹杂物分析
显微夹杂物是指当量直径小于50μm的夹杂物，这类夹杂物含量与钢中总氧含量有关，含量多，粒径小，对钢的质量影响较小，显微夹杂物的含量在一定程度上可以反映钢的洁净度[6]。
统计中间包试样上显微夹杂物体面积率，得到稳态、非稳态夹杂物含量变化。中间包入口非稳态下显微夹杂物平均含量为9.42个/mm2，稳态下显微夹杂物平均含量为16.05个/mm2；中间包出口非稳态下显微夹杂物平均含量为11.31个/mm2，稳态下显微夹杂物平均含量为20.72个/mm2。钢厂中间包冶金存在严重问题，正常坯比混浇坯夹杂物含量高；中间包出口显微夹杂物含量高于入口夹杂物，说明非稳态时中间包流场存在一定问题，夹杂物不能很好的上浮排出。
2.3 钢中大型夹杂物分析
钢中大型夹杂物是指粒度为50μm以上的大颗粒非金属夹杂物。钢中大型夹杂物主要来源于中间包覆盖剂和结晶器卷渣。
铸坯中夹杂物含量最低为116 mg/10kg，最高位196 mg/10kg，大型夹杂物含量较高；夹杂物呈黑色渣态状，并且都还有K、Na，说明在浇注过程中，结晶器液面波动较大，结晶器保护渣严重卷渣。将渣壳挑出，对剩余夹杂进行分析，得到稳态与非稳态情况下铸坯中大型夹杂物情况。分析可知，非稳态下大型夹杂物含量为85mg/10kg，是稳态下的2.15倍，非稳态浇注时更多大型夹杂物被卷入铸坯，对钢的疲劳性能、力学性能都有很大的影响。
3结论
非稳态浇注下，中间包液面波动较大，包内流场紊乱，钢液面裸露接触空气，造成钢水二次氧化及卷渣严重，从而影响钢液的洁净度。非稳态一般发生在开浇、换钢包前后及液面波动时，控制非稳态浇注，能有效改善铸坯洁净度稳定性。
中间包液面波动大，包内流场存在一定问题，夹杂物不能很好的上浮排出；非稳态浇注情况下，钢液二次氧化，钢液质量不好，更多大型夹杂物被卷入铸坯，对钢的疲劳性能、力学性能都有很大的影响。如何控制好开浇及换包操作、稳定好中间包及结晶器液面、提高保护渣质量及非稳态浇注时钢液洁净度已是非常关键。
参考文献：
[1] 高菊， 李利杰. 20G钢非金属夹杂物的行为研究[J]. 钢铁钒钛. 2012， 33（3）： 93-97.
[2] 于恒， 刘占玲， 王硕明. LF精炼过程钢中显微夹杂物及工艺优化[J]. 河北理工大学学报（自然版）， 2011， 33（2）： 44-47.
[3] 姚同路， 林平， 佟溥翘. 石油套管钢LF精炼过程T[O]和夹杂物的控制[J]. 特殊钢， 2009， 30（2）： 43-45.
[4] 蔡起良. 非稳态浇注时铸坯裂纹的控制措施[J]. 连铸. 2009， 8（4）
[5] 聂勇强， 王硕明，张进红 等. 轴承钢连铸坯非金属夹杂物的行为研究[J].河南冶金，2010，18（3）： 10-11，47.
[6] 孙彦辉，蔡开科，赵长亮.非稳态浇注操作对连铸坯洁净度的影响[J]. 钢铁，2008，43（1）：22-25
作者简介：
马艳杰（1988.01-），女，汉，河北唐山，助教，硕士研究生，研究方向：凝固理论与钢质量控制。
关键词：非稳态浇注；夹杂物；板坯
0 引 言
板坯断面尺寸较大，易产生横裂等缺陷，尤其在非稳态浇注过程中，铸坯质量更不能得到保证。稳态浇注是指钢水正常浇注过程中拉速、钢水液面都稳定的浇注状态；非稳态浇注是指中间包开浇、快换浸入式水口、换钢包前后、浇注结束等钢水液面波动较大、拉速变化频繁的浇注状态[1-5]。
研究小组就某钢厂稳态及非稳态浇注情况下全氧含量及氮含量、显微夹杂物含量、大型夹杂物含量分别进行了研究，并对非稳态浇注产生的危害提出了改进措施和理论指导。
1 研究钢种及生产工艺
某工厂生产的Q235板坯断面尺寸为180×680mm2，拉速1.3m/s，浇注温度1561℃。实验钢种的化学成分如表1所示。
根据生产计划，进行现场取样。取钢水浇注的5min、15mim、25min中间包的入口及出口处各提取片样2片；在整个浇次的头坯、3炉正常坯、3、4炉混浇坯、4炉正常坯、尾坯上切取铸坯，并在该试样上切取电解大样、金相样和氧氮样。
2 试验结果分析
2.1钢中T[O]、[N]的含量變化
全氧含量包括溶解在钢液中的自由氧和以化合物形式存在于夹杂物中的结合氧。在一定程度上，全氧含量代表了钢中非金属夹杂物的数量，同时，也是评定钢液洁净度的重要指标。
2.1.1中间包中平均T[O]、[N]含量分析
对中间包浇注过程平均氧氮含量进行分析可知：
中间包入口稳态时T[O]平均含量为128ppm，非稳态时T[O]平均含量为149ppm，是稳态时的1.15倍。中间包出口稳态时T[O]平均含量为136ppm，非稳态时T[O]平均含量为130ppm。中间包入口稳态时T[O]平均含量为128ppm，出口稳态时T[O]平均含量为136ppm，比入口稳态有所上升，说明中间包液面波动比较大，易卷渣，应采取严格保护浇注措施。
2.1.2铸坯中平均T[O]、[N]含量分析
对铸坯的氧氮试样进行分析实验，得到铸坯中平均氧氮含量。铸坯正常坯中T[O]平均含量为153ppm，混浇坯中T[O]平均含量为150ppm；铸坯正常坯中N平均含量为50.2ppm，混浇坯中N平均含量为47.9ppm；说明中间包液面波动大，正常坯也易卷渣，造成氧氮含量高，钢液二次氧化，钢液质量不好， 因此开浇前中间包水口应密封，吹氩保护浇注。
2.2 中间包中显微夹杂物分析
显微夹杂物是指当量直径小于50μm的夹杂物，这类夹杂物含量与钢中总氧含量有关，含量多，粒径小，对钢的质量影响较小，显微夹杂物的含量在一定程度上可以反映钢的洁净度[6]。
统计中间包试样上显微夹杂物体面积率，得到稳态、非稳态夹杂物含量变化。中间包入口非稳态下显微夹杂物平均含量为9.42个/mm2，稳态下显微夹杂物平均含量为16.05个/mm2；中间包出口非稳态下显微夹杂物平均含量为11.31个/mm2，稳态下显微夹杂物平均含量为20.72个/mm2。钢厂中间包冶金存在严重问题，正常坯比混浇坯夹杂物含量高；中间包出口显微夹杂物含量高于入口夹杂物，说明非稳态时中间包流场存在一定问题，夹杂物不能很好的上浮排出。
2.3 钢中大型夹杂物分析
钢中大型夹杂物是指粒度为50μm以上的大颗粒非金属夹杂物。钢中大型夹杂物主要来源于中间包覆盖剂和结晶器卷渣。
铸坯中夹杂物含量最低为116 mg/10kg，最高位196 mg/10kg，大型夹杂物含量较高；夹杂物呈黑色渣态状，并且都还有K、Na，说明在浇注过程中，结晶器液面波动较大，结晶器保护渣严重卷渣。将渣壳挑出，对剩余夹杂进行分析，得到稳态与非稳态情况下铸坯中大型夹杂物情况。分析可知，非稳态下大型夹杂物含量为85mg/10kg，是稳态下的2.15倍，非稳态浇注时更多大型夹杂物被卷入铸坯，对钢的疲劳性能、力学性能都有很大的影响。
3结论
非稳态浇注下，中间包液面波动较大，包内流场紊乱，钢液面裸露接触空气，造成钢水二次氧化及卷渣严重，从而影响钢液的洁净度。非稳态一般发生在开浇、换钢包前后及液面波动时，控制非稳态浇注，能有效改善铸坯洁净度稳定性。
中间包液面波动大，包内流场存在一定问题，夹杂物不能很好的上浮排出；非稳态浇注情况下，钢液二次氧化，钢液质量不好，更多大型夹杂物被卷入铸坯，对钢的疲劳性能、力学性能都有很大的影响。如何控制好开浇及换包操作、稳定好中间包及结晶器液面、提高保护渣质量及非稳态浇注时钢液洁净度已是非常关键。
参考文献：
[1] 高菊， 李利杰. 20G钢非金属夹杂物的行为研究[J]. 钢铁钒钛. 2012， 33（3）： 93-97.
[2] 于恒， 刘占玲， 王硕明. LF精炼过程钢中显微夹杂物及工艺优化[J]. 河北理工大学学报（自然版）， 2011， 33（2）： 44-47.
[3] 姚同路， 林平， 佟溥翘. 石油套管钢LF精炼过程T[O]和夹杂物的控制[J]. 特殊钢， 2009， 30（2）： 43-45.
[4] 蔡起良. 非稳态浇注时铸坯裂纹的控制措施[J]. 连铸. 2009， 8（4）
[5] 聂勇强， 王硕明，张进红 等. 轴承钢连铸坯非金属夹杂物的行为研究[J].河南冶金，2010，18（3）： 10-11，47.
[6] 孙彦辉，蔡开科，赵长亮.非稳态浇注操作对连铸坯洁净度的影响[J]. 钢铁，2008，43（1）：22-25
作者简介：
马艳杰（1988.01-），女，汉，河北唐山，助教，硕士研究生，研究方向：凝固理论与钢质量控制。