如何解决钢液中气泡的来源问题？

根据炼钢理论及经验，连铸过程产生气孔（包括针孔）的主要原因有三种：脱氧不良、外来气体（空气、保护性气体）、水蒸气（潮湿的填加料和耐火材料，铁合金干燥不良）。当脱氧不良时，产生的气孔为CO气泡，这是因为空气中的CO₂会部分的与钢中C、Si、Mn、Al等发生反应，生成金属氧化物和CO气体。钢液吸入空气导致二次氧化产生CO气泡的行为与钢液脱氧不良产生CO气体的行为相同。另一方面，未溶解的空气（混合气体），以气泡的形式进入钢液，其行为与氢气等保护性气体相似。

溶解在钢液中的少部分氮、氧、氢等原子，当与钢中已经存在的气泡边界接触时，也会以原子形式扩散至气液界面，形成氮、氧、氢分子，进入气泡。

水蒸气的主要来源有以下几个方面：

1）精练过程中添加的合金元素、造渣料、大包覆盖剂、结晶器保护渣，如果这些材料含有水分，其中绝大部分的水会分解成H、O原子进入钢液中。为此，必须保证添加材料的干燥，或采取烘干措施，保证进企业的覆盖剂、结晶器保护渣的水分在0.5%以下，并防止受潮。

2）连铸机水冷系统产生的水蒸气，由于抽风机能力不足，水蒸气会沿铸机零段上升，在结晶器上盖板的下表面凝成水滴，并从结晶器铜板上口的边缘流入结晶器，进入结晶器保护渣，甚至部分水蒸气从结晶器的角缝进入并上升进入保护渣中，导致保护渣受潮，并在弯月面结渣，造成连铸不顺。这部分水蒸气，只有很少部分进入烧结层，分解成H、O原子，而H、O原子进入钢液之前，必须透过溶渣层，因此，只有极小部分能最后进入钢液，产生气孔的可能性极小。

3）耐火材料中的水（主要指中包等耐火材料烘烤不干），在浇注的前一阶段（主要是连浇炉的头几块坯或第一炉），水蒸气全部进入钢中形成H、O原子。最后，若形成气孔，其化学成分应该是以CO（但如果钢中的脱氧合金，如铝含量较高时，主要形成氧化夹杂物，不会形成CO）和H₂为主，而其气孔的特点是：只有浇次的头一炉的头几支坯出现气孔，越到后面，气孔越少。

当全程保护浇注且采用氩气保护时，从大包下水口与大包浸入式长套之间的缝隙进入钢液中的氩气，随后从中包的钢液表面上浮逸出，正常情况下气泡基本不会进结晶器。从中包的塞棒、中包上水口透气砖、中包上下水口缝隙等位置进入钢液中的氢气，随钢流进入结晶器。一方面，氢气防止了水口结瘤，抑制了组合式水口吸入空气导致的二次氧化，另一方面，气泡从结晶器钢液的逸出活跃了结晶器保护渣，再者是，氢气泡边随钢流运动，边向上浮，加速了钢液中夹杂物的上浮。但是，进入结晶器的氩气泡，随钢液运动至结晶器的一定深度的不同部位，在固液界面，凝固的树枝晶会捕捉气泡，导致铸坯气孔的形成。(www.xing528.com)

观察结果表明：皮下气孔主要分布在铸坯表面下60mm以内，气孔分布与气孔大小无关；在宽度方向，气孔分布不均匀，主要分布在窄面及靠近窄面的宽面皮下。外来气泡的分布特点，主要是取决于连铸钢液的流场分布。

钢板坯气孔主要分布，在靠近板坯窄面的钢板表面60mm宽度范围内，对于不切边的40mm以上钢板，纵边侧面也明显存在气孔。当靠近钢板位置的气孔密度、尺寸较大时，钢板表面的中间部位也存在少量气孔。当板材压缩比较大（钢板较薄）时，气孔成为重皮或被氧化掉。对铸坯进行火焰清理和车削加工也发现，气孔主要分布在铸坯窄边及靠近窄边的宽面位置，在皮下数个毫米处，直径不超过3mm，肉眼可见的以0.5mm居多。这类气孔废品主要是由钢液中的气体产生的，当钢中p_co+p_H2+p_N2之和超过钢液静压力时，即产生气孔。这类气孔的产生主要与烟罩漏水、钢液终点过氧化、中间包干燥不良或中间包钢液高氧等因素有关。

在冶炼和出钢过程中，转炉漏水常常会渗入钢中，引起钢中的氢含量增高。终点过氧化和中间包富氧则是引起钢液中氧含量增加的主要原因。

另外必须指出，遇到阴雨天气，合金烘烤不良也是影响板坯质量的一个重要隐患。

3.改进措施及效果

通过对连铸坯气孔的成因及表现形态的分析，确认板坯中气孔主要是保护气体（氩气）所造成的。为此，采取了相应的改进措施：①安装氩气流量计；②在保证水口不致堵塞的前提下，适当调整氩气的流量；③加强对中包水口的快换机构零件的质量检查，保证减少气隙，从而减少由于钢液负压造成的大量保护性气体进入。采取以上措施后，试验结果表明，较厚的不切边钢板纵边，仍然存在一定量的皮下气孔，但气孔数量和密度明显减少，且分布在边部60mm以内，达到了交货条件。