连铸钢水为什么要进行吹气搅拌

从炼钢炉出到钢包的钢水，在钢包内钢水温度分布是不均匀的，由于包衬吸热和钢包表面的散热，在包衬周围钢水温度较低，而钢包中心区域温度较高。如25t钢包，上、下层温差为70～100℃，50t为60～70℃，150t为40～50℃。这样如把钢水注入中间包，由于中间包衬的吸热再加上钢包底部钢水温度较低，就会造成中间包钢水温度降低过大而接近液相线温度，导致水口冻钢，浇注中断。另外，钢包上、下部钢水温度低而中间温高的特点，也会导致浇注过程中中间包钢水温度前、后期低，中期温度高，这样会引起结晶器坯壳生长厚度的不均匀性，同时对铸坯内部质量也有不利影响。

因此，各厂都规定供给连铸的钢水必须进行钢包吹气搅拌，以使浇注过程中钢水温度稳定均匀。吹气搅拌已成为保证连铸钢水质量必要的技术措施。

钢包吹气搅拌钢水的目的：

(1)均匀钢水温度：对25t钢包吹氩搅拌钢水试验表明，吹气lmin降温约10℃。吹气搅拌后浇注前、中期中间包钢水温度差平均为3℃；而未吹气搅拌的炉次，前、中期钢水温差为14℃。这说明吹气搅拌促使钢包上、下钢水温度的均匀。

(2)均匀钢水成分：出钢时在钢包内加入大量的铁合金(如锰铁、硅铁、铬铁等)，吹气搅拌可使钢水成分均匀。

(3)促使夹杂物碰撞上浮，如30t钢包吹氩3min，氧化物夹杂平均减少28％，总氧含量降低17.5％。

吹气时，钢中氢含量变化不大。吹气压力和流量的控制应以不使钢水裸露翻腾为原则，否则钢水二次氧化严重，会使钢中氮和夹杂物含量有所增加。

钢包吹气搅拌有哪些方法

最常用的是在车间内设立吹气站。钢水吹气搅拌有两种方法：

(1)钢水塞棒顶吹气法：要求设立固定的吹气站。此法操作稳定，便于加废钢调温，还可进行喷吹粉剂或喂丝等操作。

(2)多孔砖底吹气法：此法设备简单，操作灵活，不占固定的操作场地和额外的操作时间，可以在出钢过程或运输途中吹氩，甚至可以直接就在钢包回转台上吹气搅拌。在相同吹气条件下，均匀钢水温度和成分效果最佳。但缺点是，透气砖易堵塞，与钢包寿命不同步。透气砖处有漏钢的危险性。

目前国内大部分厂还是使用钢包顶吹法，应根据本厂生产条件，因地制宜地选择吹气方法。

炉外精炼方法如喷吹、电磁搅拌、真空处理等都是具有搅拌钢水的功能。采用任何一种炉外精炼的方法都可取代单一的钢包吹气搅拌法。同时钢包底吹氩搅拌与其他技术配套可组成新的炉外精炼工艺。

钢包吹气位置应如何选择

向钢包内吹气位置的不同，钢水搅拌效果会有所不同。用水力学模型试验表明，钢包中心吹气和偏离钢包中心(吹气点离钢包中心半径的0.5～0.7处)吹气对钢水的搅拌效果是：

(1)钢包中心底吹气比偏心吹气更有利于钢包顶渣和钢水的反应。

(2)偏心底吹气造成钢渣乳化程度低，而中心底吹气造成乳化程度高，因此偏心底吹气有利于夹杂物排除。

(3)偏心底吹气有利于钢包内部钢水的混合和温度的均匀化以及夹杂物排除。而钢包中心底吹气有利于钢包渣金之间的反应，有利于顶渣的脱硫反应。

因此，选择钢包底吹气位置时，应根据钢包处理的目的来决定。如是以均匀钢水温度和成分为主要目的，则以钢包偏心吹气搅拌为好。

对于钢包塞棒顶吹气，其搅拌效果还与塞棒浸入钢水深度有关，插入越深，其搅拌效果就越好。

钢包吹气搅拌韵吹气流量和吹气压力如何确定

吹气流量和压力的选择是影响钢包吹气搅拌效果的一个重要参数。吹入钢水中的气体，分散成无数的小气泡而上浮，同时，在高温钢水中气体被加热而膨胀，这样产生的上浮力，抽引相当于吹入气体体积50～100倍钢水进行循环流动，从而产生了强烈的搅拌作用。随着吹气量的增加，搅拌强度增大。然而吹气量的增加是有一个临界值的。如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，加重了钢水的二次氧化，减轻了搅拌强度。

吹入的气量是与吹气压力、吹气喷嘴结构等因素有关的，可由试验决定。在生产中人们通常根据不冲破钢包渣层裸露钢水为原则来确定吹气量和吹气压力。如70t钢包，底吹氩量为0.3Nm³/min左右，吹氩3～5min，钢中总氧含量减少40～60％。35t钢包塞棒顶吹氩，吹氩压力0.2～0.3MPa，流量0.1～0.2m3/min。吹氩耗量一般在0.10～0.5Nm³/t钢。

吹气搅拌时间应大于钢水温度和成分混匀时间，生产经验表明，吹气搅拌3～5min就可满足要求。

钢包吹气种类的选择应注意什么

在生产中使用钢包搅拌的气体有惰性气体氩(Ar)和不活泼气体氮(N²)。氩气不溶解于钢水，也不与任何元素发生反应，是一种理想的搅拌气体。但氩气成本高，约为氮气成本的5～10倍。而用氮气搅拌效果与氩气一样，且氮气便宜。然而，在高温下氮能溶解在钢水中，能与钢中的一些元素生成氮化物影响钢质量，因而使用氮气作为搅拌气体受到了一定的限制。

因此，生产上钢包吹气搅拌广泛采用氩气，仅有少量钢种如含氮的铬、锰低合金钢或高铬合金钢可用氮气作为搅拌气体。