1CAS-OB工艺简介严格地讲，CAS－OB就是在原CAS站增设吹氧提温功能所构成的CA S／CAS－OB系统（如图1所示）．增设的氧枪安装在隔离罩的中心，采用的是顶吹自消耗型 氧枪，铝及其它合金由加料口直接投到钢水面．发热剂主要是铝，提温时采用连续供铝的方式．其 突出的特点是升温速度快，热效率高．另外，其所具有的优势还在］‘设备投资少，操作成本低和 控制过程简便、快速和准确．当然其成功的关键还在于OB后续的CAS处理，它保证了吹氧后大 量细小AI。O。夹杂的上浮和快速去除，从而保证了钢水质社不受欧Y柏叽肝lq．～股情况下 ，CASOB操作约需要23lflill，时间的大致分配如下（’」：其中OB耗时约6nl in左右，主要根据不同的升温值和OB操作条件而定．目前，以CAS－OB为代表的简易钢包 钢水快速升温方法不断涌现，尽管都是依靠AI＋OZ反应放热，但具体的实现方式有较大的不同 ，而且OB后续操作的功能和目的也有差别．因此，显然不能将这些方法都称为CAS－OB法． 按照笔杆的观点，所谓CAS－OB，应该是OB升温后立即实施CAS操作，以调整成份、温度 和均匀化为目的的一类方法，它的根本还在于CAS操作，即当温度高于目标值时，不做OB处理 ，但要实施CAS处理．所谓CAS／CAS－OB系统的这种表述方式充分说明了这～点．2C AS－OB法的操作实践和观存问题CA｝OB法应用了实际生）“。，入门员扣心的是钢水小夹 杂物的含象和钢水的质量．图2示出了CAS－OB工艺过程中夹杂物食品的变化情况问图3是钢 中总氧含量变化的情况问．显而易见，在吹氧后钢中夹杂物含乐基本与处理前情平，但经CAS处 理后夹杂物含量非常低．钢中总氧含位在OB处理后略有上见同样在CAS处理后与未经OB直接 进行＊＊S处理的钢水具有相同的水平新日铁曾就铝镇挣钢和铝硅镇静钢在CAS－OB处理前后 的夹杂物含量变化情况进行了细致的调查，研究发现，经OB处理的钢小25～50pm的夹杂物 最多．因此，对一般不需特殊精炼的钢种在OB后经过CAS处理完全可以满足连铸的要求，原需 经脱氧（DH）处理的钢种也要再经DH处理．由此可见，OB提温过程不会对最终的成品钢水带 来质量影响．这一结论已被采用CAS／CAS－－OB工艺的各厂家多年的操作实践所证实．因 此，关于夹杂物含量增加的担忧是没有必要的．对CAS－OB处理后钢水的成份变化的调查表明 ，＊］和卜n］有一定的氧化倾向，问和w稍有回复，门和间没有出现大的波动．这些变化可在后 续的CAS处理时进行补充和调整．成份变化情况如图4所示＊实践表明，只要操作得当，同样不 会造成钢中有益元素的过量损失，也不会给成份控制带来麻烦．鉴于上述书实．CAS－OB出现 后上要的工作集中在提高升温速度上，实验表明，高的AI过量系数（指AI／OZ供入的化学当 学的比值）可以大大提高升温速度和加热效率，同时减少其它成份的损失（图5［‘，’］）．惹 人利TALANTOJ－“3O0t的铜色吹氧流量2500～4000mVh，AI按比例连续 供给，实际操作升温情况发明。出的供氧强度同样是快速升温所需要的问．但据住友的经验，过量 吹氧时有叮能造成钢水的氧化，这需要改善底吹氛显来加以解决．底吹氟量增加，则钢水循环速度 加快，使氧和钢能充分注…而不致氧化钢水．这样，在强搅拌条件下，发热剂得以高效燃烧。传热 条件良好．对温速度k用人提高＊在实际操作中，氧枪抢位的控制对升温过程是相上关键的因素， 武钢的实验表明，低的枪位可以获得高的提温速度间分析原因是增加卢时流的冲击强度，造成了更 大的、同时被钢水包围的火点区，热损失少．但论位过低时气枪的熔报加剧，抢位控制困难，提温 效果也将受到影响．日本专利文献称，在SO～SOOI。In。叶控抢让范围内，ZO（）～5 0Omm的枪位是比较理想的问．另外，影响提温速率的因素还有钢包容技H“1、发热剂种类H ‘］、原始钢水成份和隔离罩尺寸【’‘1等．在实际操作中对于吹氧操作必须顾及三个人面的问 题．第一是钢水的过氧化和有益元素的损失．第二是氧枪的烧损，第三是隔离罩的寿命．对于第一 个问题，通常的解决方法是增加底吹氛流量＊，控制顶吹氧流举问和增加铝的过最系数＊、对第二 个问题，一般要求使用不锈钢管外村高铝质的耐火材料．这样在操作中就可以忽略氢枪熔损的问题 回枪位控制即操作中降枪速度，以上一炉的氧枪熔报以和乍炉依定吹氧的时间确定【‘并对第三个 问题，要求控制合适的枪位防止喷溅过量问，尽叮能将火点区包围在钢水中减少对罩衬的直接辐射 p‘」和在吹氧前先加入部分铝，减少表面FeO的大量富集［“］．尽管CAS－OB工艺介工 业上c获得巨大的成功，但从进一步发挥CAS－OB潜力和优化操作控制的角度讲还远不能满足 要求．由CAS－－OB吹氧提温过程自身带来的一些问题还没有得到较好的解决．例如升温控制 策略的制定通常是以稍高了实际目标值为基准，吹氧后再加废钢降至目标值，以避免由于升温不足 而导致的再吹或三吹操作问．这样AI的消耗量就会增加，对于一般以挽救冷钢为目的的提温操作 这是可以容忍的，但对于以降低出钢温度为目标的提温策略，这种操作制度的代价就过人知重7． 因此，从优化的用度讲，应保证提温过程能按照实际需要准确进入目标范围，或尽可能缩小吹氧提 温目标设定值与实际所需目标值之间的偏差，从而降低提温操作成本·又如为满足快速升温的需要 通常要保证较高的铝过星系数，但是在吹氧提温后出现了残铝较高的问题，通常的解决办法是穴吹 氧后期改加Fest提温［‘’］，这势必要影响到提温速率的进一步提高，因此，就如何进一步 发挥铝热作用，减少高升温时的残铝也是急需解决的一个问题．另外，关于氧枪的控制，抢位选择 ，相径确定等许多方面还只停留在经验上，缺乏科学的依据和理论指导3CAS－－OB研究工作 进展评述如前所述，CAS－－DB的研究工作一斤始就集中在提高升温速率上，与此同时，必须 考虑的一个关键问题是防止钢水的过氧化．在CAS－OB开发初期曾试图使用拉瓦尔型喷头进行 吹氧操作·当氧流出口马赫数为2一3时．钢水激烈飞溅，钢水和销中有益无奈的氧化严重．增加 喷枪的孔径可以降低马赫数，但这种枪的造价昂贵，升降装料也必须很大，而且这种氧气的流股铺 展面大，无法抑制对钢水的氧化．后来选用了单孔的收敛型喷头，虽然解决了喷溅的问题，但氧流 的穿透深度不够，不得不增大氧气的供给量，结果额外的氧气造成了隔离罩耐火材料烧掼的增加， 同时也使得钢中有益元素大量氧化．为此，八幡厂开发了一种有情性气体包围氧气流股的双套管喷 枪．这种喷枪使氧气流股包围在惰性气氛当中形成f集中的吹氧点，在大的钢水面则形成低氧分压 区，从而抑制了钢水的氧化，操作中控制外管压力与内管压力的比值在1．2～30之间能收到良 好的效果·文献［11］给出了吹氧升温操作图（图别同中的K为常数；K一氧气总量／发热剂投 入量，当K二05N10时可进行升温操作；在八一11～20时进行升温和成分调整；K＞2． 0时会出现钢水的过氧化．研究表明，1发热利句技’（同时供向钢水表面时，隔离罩内的钢水和 发热剂同时氧化形成了富含FeO的氧化法匕该渣层’j连续添加的铝发生反应，所产生的热量只 能被表面的钢水吸收，无法传下下层钢水．此外氧化渣层还会造成钢水污染、俄碳和耐火材料的损 耗．基于这些认识，文献卜1提出了在吹技前向钢水表面添加（jsks／t钢铝的方法．这些发 热剂在10N30s内在钢水面形成发热剂熔融层，此后，立即进行吹氧并同时投入发热剂，这样 铝便得以优先氧化，形成流动性良好的渣层，对钢水无污染也不侵蚀隔离罩，同时使产生的热量顺 利向钢水内部传递．这样，若供氧不足olm‘／min．t钢，发热剂熔融层大量向钢中扩散， 在顶吹氧区不能得到高浓度的铝，热效率下降．若供氧超过0．25m‘／min·t钢，预先投 入的铝块在钢液面就已大量氧化燃烧，热效率也不高．在上述两种情况下，顶吹氧均会与钢水反应 生成粘度很高的渣，并且过剩氧还会与钢中碳反应，产生大量的CO气体，从而导致排气管道烧坏 和钢水的沸腾，使得操作难以进行．为提高升温速度，文献则提出了将预吹氧枪下端置于由底吹气 体和顶吹氧在隔离罩内形成的发泡钢水中进行吹氧的方法．研究表明，在氧枪高位吹氧时提高吹氧 强度并不能获得高速升温的效果，而且发热剂的消耗量大，隔离罩的损失也增加．若采用枪体插入 钢水吹氧的方法，又会5！起钢水喷溅和钢液的氧化并导致氧枪的急剧烧损．最合理的方法是把枪 头理入发泡的钢水中．很显然，底吹的惰性气体不足以使钢水发泡，必须借助钢中碳的氧化生成大 量的CO和OZ气体．在起泡的钢水中吹氧可以实现高的热效率和快速升温，因为此时热量向钢水 的传递最快，这里枪位的控制极为重要．采用这种方法的吹氧过程中，要消耗一定量的碳，解决的 方法一是转炉以碳的上偏差出钢，一是在OB后补加部分碳．一个值得注意的信息是意大利的TA LANTO厂在CAS－OB的操作中采用恒定的底吹氟量而改变隔离罩插入深度的策略．CAS 处理时插入深度200mm，OB处理时则为400mm问．文献中没有给出进一步的解释．但显 然，插入深度的增加对克服钢水分层现象有好处，并能提高热效率．上述研究工作已基本涉及到C AS－OB工艺过程的各个方面，给实际操作提供了许多有益的参考，但到目前为止还不能说有关 CAS－OB提温在理论方面已经完善了．从理论上看，CAS－OB吹氧过程与转炉吹氧过程有 某种程度的相通性，因此转炉吹氧过程的许多研究成果都是可以借鉴的．但是笔者根据对转炉和CAS－OB吹氧过程的分析比较认为两者存在着下述四个方面较大的差别：（1）亚音速射流冲击熔池；（2）罩内小空间吹氧；（3）火点区下部有强烈的氮气搅拌；（4）铝氧反应取代碳氧反应，因此，要想解决存在的问题，优化吹氧操作，必须对吹氧过程的许多细节问题进行深入的研究
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