浸入式水口缺陷的成因及对板坯的影响

浸入式水口缺陷

生产跟踪发现，浸入式水口缺陷主要为浸入式水口渣线处孔洞、渣线处断裂及侧孔处断裂。由于浸入式水口受到长时间的侵蚀，生产后期便会造成水口底部侧孔或渣线位置断裂，彻底改变结晶器内钢液的流动形态，部分缺陷还会造成钢水的二次氧化。

01浸入式水口渣线处孔洞

目前使用的浸入式水口多为铝碳锆材质，其渣线部位材料成分不均，尤其是存在碳富集点，在保护渣的侵蚀作用下，向钢水中的物质传递速度明显高于其它部位，浇注过程中经过长时间的侵蚀，出现局部侵蚀过重，将导致浸入式水口渣线部位出现孔洞缺陷。水口内高速流动的钢水会将孔洞周围的保护瘡及空气抽入浸入式水口中，随钢水进入结晶器内，造成钢水的二次氧化及保护渣的卷入，极易造成板坯皮下夹渣以及内部产生大量的内生夹杂。

此缺陷发生初期，由于孔洞直径很小不易被察觉。随着吸气的不断进行，空气中的氧与水口耐材中的碳、铝等成分不断反应会造成扩孔现象，吸气量及保护渣的卷入量也随之增大，而此时容易发觉缺陷。因此，浸入式水口渣线处出现孔洞缺陷具有一定的隐蔽性和延续性，对板坯的夹杂影响较大，且影响的板坯数量也较多。

02浸入式水口渣线处断裂

2.1规则断裂

经过长时间的浇注，浸入式水口渣线部位形成很深的侵蚀线，使得水口壁变薄，在钢水的热震作用下产生断裂。

此类缺陷具有突发性，通常为瞬间行为，且极易被察觉。但由于其断裂导致结晶器内流场发生突然变化，容易产生较大的液位波动，破坏弯月面产生卷渣现象，导致板坯产生皮下夹渣缺陷，其影响的板坯数量较少，基本上只影响发生缺陷时刻的板述。

2.2不规则断裂且有裂纹产生

此种缺陷是由于浸入式水口渣线处断裂前已经产生了微小裂纹，高速流动的钢水将周围空气吸入浸入式水口内部。由于不断的吸气，裂纹逐渐加重，吸气量也不断增加，吸入的空气不仅与钢水反应产生二次氧化带来大量的夹杂，同时吸入的空气与水口内壁耐火材料发生氧化反应，使得水口壁不断变薄，在钢水的热震作用下产生断裂，同时裂纹沿水口纵向或横向产生炸裂。

吸气严重时，甚至会造成浸入式水口底部产生底孔或者扩孔现象。水口断裂后，结晶器内钢水流场发生严重变化，会引起结晶器内大的液位波动，造成卷渣现象。此种缺陷同样具有隐蔽性和延续性，对板坯的夹杂影响较大，且影响的板坯数量也较多。

03浸入式水口侧孔处断裂

3.1沿侧孔上下沿规则断裂

由于钢水热震作用，侧孔处水口壁单侧先产生断裂，随后另一侧在高速流动的钢水冲击作用下产生断裂所致。其表观现象与2.1节所述缺陷相似，具有突发性，容易被及时发现，对板坯夹杂的影响主要是瞬间流场改变导致的液位波动卷渣，影响的板述数量较少，基本上只影响发生缺陷时刻的板坯。

3.2沿侧孔上下沿断裂且有裂纹产生

此种缺陷与2.2节所述缺陷相似，对板坯夹杂影响较大，且数量较多。

当浸入式水口发生断裂后，没有了水口底部的约束，完全成为直筒型水口浇注，钢液直接冲入结晶器深部，原先的双回流模式消失，并且自由液面处的钢液流动迟滞，恶化了弯月面处保护渣的熔化效果，势必造成铸坯表面缺陷。而且，直接流入结晶器底部的钢液携带夹杂物流入二冷区，夹杂物上浮的几率明显减小，致使最终铸坯内夹杂物增多，铸坯洁净度降低。