皮下氣泡是連鑄坯常見的質(zhì)量缺陷,嚴(yán)重影響鋼材的質(zhì)量及使用性能。通過對國內(nèi)部分鋼廠生產(chǎn)的連鑄坯皮下氣泡的缺陷情況進(jìn)行總結(jié)分析,發(fā)現(xiàn)一氧化碳?xì)馀萑毕莺蜌鍤馀萑毕菡己艽蟊壤Ｆ浯?總結(jié)概述了連鑄坯皮下氣泡缺陷的分布特點(diǎn),氣泡被捕獲的機(jī)理以及不同類型氣泡缺陷的形成原因,發(fā)現(xiàn)脫氧不良、水口吹氬工藝、電磁攪拌以及過熱度等均會對皮下氣泡缺陷造成影響。為降低鑄坯皮下氣泡缺陷產(chǎn)生的不良影響,提出了控制連鑄坯皮下氣泡缺陷的有效措施,以期為實際生產(chǎn)提供參考。 

【文章來源】：中國冶金. 2020,30(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

連鑄坯斷面皮下氣泡分布示意圖

此外,金小禮等[26]對鋼廠實際生產(chǎn)的鑄坯進(jìn)行取樣分析,發(fā)現(xiàn)大部分氣孔尺寸不超過0.4 mm,且氣孔周圍有大量枝晶組織,如圖2(d)所示。該組織增加了固/液界面的粗糙度,阻礙氣泡運(yùn)動,是氣泡被初始坯殼捕獲的重要原因[26]。圖2[26]所示為氣泡被捕獲的過程,從圖2可以看出,首先,結(jié)晶器彎月面底部的鋼液因冷卻發(fā)生凝固,彎月面已凝固的弧形段向鋼液內(nèi)部彎曲,枝晶沿?zé)崃鞣较蛏L。然后,鋼水中的氣泡隨著鋼液運(yùn)動或上浮至彎月面凝固前沿,因枝晶的存在,使氣泡運(yùn)動受阻。隨著枝晶的不斷生長,氣泡逐漸被其包裹,最后氣泡被凝固坯殼吞沒,形成皮下氣泡。Jin K等[27]采用兩種捕獲標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)晶器內(nèi)氬氣泡的捕獲進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,其一是簡單捕獲標(biāo)準(zhǔn),即假定氣泡/顆粒接觸凝固前沿時立刻被捕獲,這也說明采用該標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測的氣泡被捕獲數(shù)量偏多、捕獲率偏高;其二是基于力平衡的高級捕獲標(biāo)準(zhǔn),由Thomas B G等[28]提出。對于小于一次枝晶間距(PDAS)的氣泡/顆粒,能夠進(jìn)入枝晶臂之間并被截留捕獲。但對于尺寸大于PDAS的氣泡/顆粒,高級標(biāo)準(zhǔn)考慮了其接觸枝晶時所受的力,如圖3[28]所示。Jin K等[27]研究還發(fā)現(xiàn),大尺寸氣泡(1 mm≤dp≤5 mm)的上浮去除率高達(dá)99.98%,中等尺寸氣泡(0.1 mm≤dp≤0.3 mm)的上浮去除率約48.5%,小尺寸氣泡(dp<0.1 mm)的上浮去除率約為16.1%。其中,約39%的小氣泡和28%的中氣泡在距離彎月面0.5 m內(nèi)被捕獲,而大氣泡的平均捕獲率僅約為0.02%,且捕獲位置位于彎月面的頂部區(qū)域。

不同尺寸氣泡被捕獲的程度不同,如圖4所示。從圖4[27]可以看出,兩種捕獲標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測的小氣泡(dp<0.1 mm)捕獲率均為85%,然而,隨著氣泡尺寸的增大,大氣泡的捕獲率急劇下降。在簡單的捕獲條件下,1 mm氣泡的捕獲分?jǐn)?shù)為6%,而在高級捕獲條件下僅為0.1%,更接近實際生產(chǎn)中的情況。大氣泡所受浮力大,在流股作用下容易克服阻力上浮離開固/液界面,也易造成其捕獲率低,相反,小氣泡所受浮力較小,難以克服阻力離開界面,所以小氣泡更易被捕獲。圖4 不同氣泡直徑的氣泡捕獲率

【參考文獻(xiàn)】：
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