连铸坯表面氩气泡疤的防止

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连铸坯表面质量的好坏是影响产品合格率以及生产成本的重要因素，保证良好的连铸坯表面质量是铸坯热送和直接轧制的前提条件。铸坯表面缺陷形状各异，形成原因是复杂的。除了常见的裂纹、夹渣等，还可能出现铸坯表面氩气泡疤。

在生产45优碳钢等钢种的宽板坯时，铸坯表面常会出现氩气泡疤缺陷。铸坯表面氩气泡疤产生的原因如下：在生产中将氩气吹入水口，在水口内部形成正压，防止空气卷入。氩气泡在水口内和钢水充分混合，当吹入到水口的氩气与钢液一起从浸入式水口出口流出时，碰到结晶器窄面后会形成上、下两个回旋区。上回旋区的气泡随着钢液流动容易排出，而下回旋区的气泡则不容易排出，未排出的气泡在结晶器中被凝固前沿所捕捉，就会在铸坯上形成泡疤缺陷，并且这些气泡在铸坯上呈不均匀分布。

铸坯表面捕捉氩气泡的情况受诸多因素的影响，其中氩气泡的大小、吹气量和拉速是影响氩气泡捕捉的关键因素，这些因素决定气泡的冲击深度及氩气泡冲击到结晶器下部的量。研究证明，直径大于500微米的气泡的上浮速度比拉速大，在上浮过程中会被捕捉，引起成品材表面缺陷，特别是在不恰当的操作条件下易于发生。比如：吹气量较大而拉速相对较低时，这些气泡会冲击到熔池下部；而当拉速较大而吹气量相对较小时，流股同结晶器窄面相碰后向下流动的速度较大，氩气泡同样会冲击到熔池的下部。另外，结晶器的宽度、水口的浸入深度、水口的侧孔面积和水口的出口倾角都会影响氩气泡在结晶器内的冲击深度。

模拟试验表明：进入结晶器内的气体量随着上水口和塞棒吹气量的增加而显著增加；吹气量相同时，上水口吹入结晶器的气体比率和气体量比塞棒吹入的大；吹入水口的氩气泡，经钢水高温加热后体积膨胀5~6倍，氩气泡的大小随吹气量、水口孔径的增加而增大，随流体流速的增加而减小。当流股在水口和结晶器内呈紊流状态时，大气泡可能分裂成若干个小气泡，小气泡随后也可能相互碰撞聚合成大气泡。直径0.5mm的气泡上浮速度为17.11cm/s，吸附夹杂后上浮速度比原来有所降低。小水口角度下气泡更容易为窄面坯壳捕捉；如拉速增加，气体分布最大位置向窄面靠近，则更容易为窄面坯壳捕捉，即更容易出现氩气泡疤缺陷。

针对铸坯表面氩气泡疤缺陷发生的成因和影响因素，可采取以下措施：以生产45优碳钢为例，在保持Ar气、O2气总管压力和流量稳定的前提下，水口浸入深度保持在150~200mm，拉速稳定保持在1.0~1.2m/min，塞棒、上水口氩气及上下水口间氩封氩气流量均保持在小于1.1L/min。此时，Ar气流量、压力及工艺参数间的配合趋于合理，既保证了表面钢流及弯月面活跃，又不致使表面波动过大，利于夹杂和气泡上浮，防止了水口堵塞，可以有效减少氩气泡捕捉，从而避免发生铸坯表面氩气泡疤缺陷。