連鑄結(jié)晶器保護渣應用的研究

1、 連鑄結(jié)晶器保護渣應用的研究陳維昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 冶金技術(shù) 2007210342摘要：結(jié)晶器保護渣是連鑄工藝發(fā)展的瓶頸，對各鋼種用保護渣的性能、成分設(shè)計分析，來合理的選擇、使用保護渣。關(guān)鍵詞：保護渣，作用，應用 保護渣大規(guī)模應用取得了良好的經(jīng)濟效益。保護渣具有隔熱保溫，吸附夾雜物，潤滑，改善結(jié)晶器傳熱，隔絕空氣防止二次氧化等作用。對結(jié)晶器內(nèi)保護渣的應用進行研究有助于更好的使用保護渣，獲得更大的經(jīng)濟效益。1、對各鋼種用保護渣的性能分析1.1 低碳鋼用保護渣低碳鋼用保護渣要求鋼中碳含量小于0.08，這類鋼裂紋敏感性小，因此、要求保護渣傳熱性能好，當然要根據(jù)澆鑄速度配制不同熔速的保護渣。低碳鋼、

2、首先鋼中w(C)0.08%或0.06%。這類鋼高溫機械性能好，凝固過程中不存在嚴重的相變體積變化，內(nèi)應力及裂紋敏感性小，故通常以較高拉坯速度進行生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)率?；诘吞间摫旧淼哪烫攸c和質(zhì)量要求，設(shè)計時主要考慮渣的潤滑及消耗。較高拉速要求盡量增大結(jié)晶器熱流，加速鋼水凝固，防止粘結(jié)漏鋼，這要求保護渣結(jié)晶溫度低、凝固溫度適中，以確保低碳鋼結(jié)晶器保護渣在950以上處于非晶體狀態(tài)，使發(fā)生粘結(jié)漏鋼的可能性最小。在高速澆注時，為使足夠的液態(tài)保護渣能流入鑄流和結(jié)晶器內(nèi)表面之間的區(qū)域，確保良好的潤滑和足夠的消耗，通常保護渣粘度選擇較低的范圍。另外，此類鋼種初生鐵素體坯殼中P、S偏析小，初生坯殼強度高，鑄坯

3、振痕較深，故應使用保溫性能較好的保護渣，提高彎月面初生坯殼溫度，有利于減輕振痕過深帶來的危去。因此，連鑄低碳鋼滿足以上各要求，就要通過設(shè)計具有一定的傳熱性能、良好的保溫性能、良好的非金屬吸收、良好的潤滑和性能穩(wěn)定的保護渣來獲得。1.2 中碳鋼用保護渣中碳鋼用的保護渣通常適用于鋼中含碳量0.09-0.20。這類鋼裂紋敏感性大，要求保護渣傳熱速度減緩，可有效地防止裂紋的發(fā)生。中碳鋼、中碳鋼鋼水凝固過程中發(fā)生己相變，體積強烈收縮，此鋼種裂紋敏感性大，容易產(chǎn)生表面裂紋，特別是高拉速時。避免縱橫向裂紋是首要考慮的問題，為此，中碳鋼用保護渣設(shè)計的重點應放在控制從鑄坯傳往結(jié)晶器的熱流上，限制結(jié)晶器熱通量，希

4、望保護渣具有較大熱阻。因此，應選用凝固溫度高、結(jié)晶溫度也高的保護渣，利用結(jié)晶質(zhì)膜中的“氣隙”，使保護渣傳熱速度減緩，有助于減小鑄坯在冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力。高碳鋼、此鋼種的特點是熱強度差；澆鑄溫度和澆鑄速度較低；同時容易產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼。高碳鋼容易粘結(jié)，這與初始生成的坯殼凝固收縮小有關(guān)。故高碳鋼保護渣設(shè)計的重點應放在保證潤滑上。為此，設(shè)計該保護渣的粘度和凝固溫度要低些，渣膜玻璃化傾向要大些，以保證良好的潤滑性能，但也要考慮高硫鋼熱強度差的特點，適當調(diào)節(jié)保護渣的熱阻。另外，由于高碳鋼液相線溫度低，澆鑄溫度較其它鋼種要低，保護渣性能設(shè)計也要考慮此溫度的影響，為了防止鋼水凍結(jié)，高碳鋼要使用隔熱性能好的保

5、護渣，體積密度要低，碳的加入量可稍高些甚至可達20%左右。1.3 高碳鋼與特殊鋼用保護渣這種類型的保護渣配方較為復雜，往往根據(jù)鋼的用途及易出現(xiàn)缺陷的狀況而特殊配制，如不銹鋼、硅鋼、高碳鋼等。不同鋼種對保護渣性能設(shè)計要求，不同成分的鋼種.其鋼水特性及其凝固特點有別，從而決定了對保護渣性能方面的要求。特殊鋼、特殊鋼鋼水成分相差較大，這種類型的保護渣配方較為復雜，往往根據(jù)鋼的用途及易出現(xiàn)缺陷的狀況而特殊配制，例如不銹鋼，硅鋼及含Nb、V、Ti及稀上的鋼種等。2、保護渣的特性及成分設(shè)計分析2.1 堿度一般定義為組分中(R=CaO%/SiO2%)的比值。它是反映保護渣吸收鋼液中夾雜物能力的重要指標，同時

6、也反映了保護渣潤滑性能的優(yōu)劣。通常堿度大，吸收夾雜物的能力也大，但它的析晶溫度變大，導致傳熱和潤滑性能惡化。2.2 粘度粘度是保護渣中必須檢測的重要指標，它是反映保護渣形成液渣后，流動能好壞的重要參數(shù)。粘度值的大小直接影響流入結(jié)晶器與鑄坯表面的縫隙中形成渣，渣膜的厚度和均勻性與粘度有很大關(guān)系，粘度過大或者過小會使渣膜厚薄不一致，滑和傳熱不良，甚至會使鑄坯表面撕裂。保護渣的粘度主要取決于保護渣的成分和渣液的溫度，一般可以通過調(diào)節(jié)渣的堿度控制渣子粘度。對于酸性或偏中性的保護渣，適當提高氧化鈣或降低二氧化硅的含，能夠降低液渣的粘度，改善流動性，增加GaF2或Na2O+ k2O的含量，能夠在基本上改變

7、保護渣堿度的條件下改善液渣的流動 性。要想得到高質(zhì)量鑄坯并不發(fā)生粘結(jié)漏鋼，必須要選擇合適粘度的保護渣。保護渣粘度過低，液渣大量流入縫隙，造成渣膜不均勻，局部凝固變緩，導致凝固坯殼變形，引起縱裂和拉漏事故；粘度過大，會使鑄坯表面粗糙。2.3 熔化特性保護渣熔化特性是指熔化溫度和熔化速度。熔化溫度，它包括燒結(jié)起始溫度、軟化溫度或叫變形溫度、半球點溫度和流動溫度。熔化溫度必須低于結(jié)晶的鋼水溫度才能熔化，通常為1100-1200 。熔化溫度主要取決于保護渣的成分，目前使用的保護渣的成分都選擇三元相區(qū)的低熔點區(qū)。保護渣的熔化速度決定了鋼液面形成液渣層厚度和保護渣消耗量，熔化速度過慢形液渣層過薄，熔化速度

8、過快保護渣消耗快，液渣層會結(jié)殼。調(diào)節(jié)保護渣的熔化速度的效方法是在保護渣中加入碳粉，這是由于碳是耐高溫材料，細化的碳粉吸附在渣料顆周圍，阻止了渣料接觸、融合，使熔化速度延緩，并能阻止保護渣迅速地燒結(jié)。2.4 結(jié)晶溫度(析晶溫度)它是影響凝固坯殼導熱的重要參數(shù)。對裂紋敏捷性特強的包晶類鋼種應使用結(jié)晶溫度高的保護渣。它主要受化學成分的影響，尤其是堿度，通?？梢栽跍y保護渣粘度時進行。當保護渣在降溫過程中，從粘度-溫度曲線上發(fā)現(xiàn)熔渣有結(jié)晶現(xiàn)象。在這一點，熔渣變得不流動，且此刻測粘度已不可能，就將這一點的溫度定義為結(jié)晶溫度。2.5熔化速度通常用一定質(zhì)量的試樣在測定溫度下完全熔化所需的時間來表示。保護渣在結(jié)

9、晶器中的熔化速度與渣料的組成及熔化溫度有關(guān)。它是實現(xiàn)保護渣在結(jié)晶器中形成合理的三層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。為改善保護渣的熔化均勻性，應當通過調(diào)整渣料組成及改進加工粉料工藝以及采用預熔渣等途經(jīng)加以解決。2.6表面張力和界面張力保護渣的表面張力是影響鋼渣分離、液渣吸收夾雜物并使之從鋼液中排除的重要參數(shù)。從利于分離鋼中夾雜物的觀點出發(fā)，鋼液的表面張力應盡可能大些；熔渣的界面張力應盡可能小。它取決于渣的化學成分，一般采用渣中的活性成分Na2O和CaF2 來調(diào)整和降低熔渣的表面張力。測定方法有靜滴法、氣泡最大壓力法、懸滴法等。2.7 密度它的大小直接影響到保護渣在結(jié)晶器中的保溫性和防止鋼水二次氧化的重要參數(shù)，測

10、定時可取50g渣料經(jīng)漏斗流入250ml的玻璃量筒內(nèi)，測出體積后可計算其密度(g/m3)。保護渣的堆比重一般為500900Kg /m3。2.8粒度及顆粒尺寸分布粒度組成是最重要的性能之一，因為它對保護渣的熔化速度和鋼液面上未熔化部分的絕熱性能有重要影響。大多數(shù)保護渣基本組成部分的粒度在0.1mm，小的在0.06mm以下，最大不超過0.3mm。某些保護渣的最大粒度在0.32mm以上，但其比例不超過 5%。2.9鋪展性理想的保護渣應具有良好的鋪展性。它可均勻覆蓋在結(jié)晶器中的鋼水表面，利于形成均勻的熔渣層結(jié)構(gòu)。它取決于保護渣的配方、粒度和水分等因素，一般可用一定容積內(nèi)的保護渣從規(guī)定高度下漏到平板上鋪散

11、的面積來衡量。2.10 水分它是供應商必須滿足用戶的一個最基本且十分重要的指標，當水分超標后不得使用。因為它直接影響到保護渣的熔化和使用特性，會造成鑄坯的皮下氣孔等質(zhì)量問題, 嚴重時致使鋼中增氫，導致漏鋼的發(fā)生。通常要求在105條件下測得的含水量不大于0.5%。2.11渣耗量它是衡量保護渣潤滑狀況優(yōu)劣的重要指標。如因渣耗偏低，潤滑不良，往往會導致漏鋼。渣耗量取決于澆鑄的鋼種、鑄坯尺寸、結(jié)晶器振幅和頻率、拉速及保護渣自身的性能等。2.12熔解Al2o3能力保護渣必須具有良好的吸收熔解夾雜物的能力，尤其對鋁鎮(zhèn)靜鋼的渣子能最大限度地吸收三氧化二鋁夾雜是非常重要的。3、保護渣的選擇在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生初期坯

12、殼時，要求維持較高表面溫度的同時必須均勻緩冷，所以選擇低粘度流動性好的保護渣，充分保證消耗量。較高消耗量能夠取得較厚渣片起到緩冷的同時，還能及時補償由于較高的表面溫度使渣片熔化造成的潤滑不足。從保護渣的作用來看，正確選擇保護渣時非常重要的。保護渣的選擇應注意如下幾條原則。3.1 熔渣層要保持穩(wěn)定，即熔化速率與消耗速率相平衡。3.2 鋼種的液相線溫度越低保護渣的熔化要越快，也就是采用越低熔點的保護渣。3.3 鑄造速度越快，保護渣消耗越大，因此要求熔化快，流動性好。要選擇低熔點，低粘度。4、保護渣的使用4.1 當鋼液高于浸入水口出鋼口時開始投放結(jié)晶器保護渣。要求少量地，均勻地分批投放，注意避免投料

13、的沖擊使鋼液面失控。4.2 為達到保溫、隔絕大氣的作用，保護渣要鋪展均勻，粉狀呈黑色，以不露出彤紅色液面、表面又著藍色火焰為最理想狀態(tài)。粉層厚度不能太厚，太厚時會導致鋼液面的失控而卷渣，一般未熔融的粉渣層保持2030 mm厚度為宜。4.3 熔渣層的厚度要大于振幅行程。4.4 先用低溫起步渣，使其很快形成足夠液渣層后轉(zhuǎn)入正常保護渣。4.5 保護渣結(jié)塊過大時將影響渣液滲入，振動時坯殼尖觸及結(jié)塊而塌陷，因此需及時清除，用細鋼棒輕輕刮平銅板表面就可脫離粘連，要注意不得劃傷銅板表面，不得插入過深，否則將觸坯殼尖端，造成缺陷。4.6 必須保持干燥（H2O0.6 %）。已放在渣盤內(nèi)未用完的保護渣應廢棄，不得

14、回收下次接著用。4.7 用戶應向供應商詳細提供鋼種特點和相關(guān)數(shù)據(jù)、鑄機的技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)工藝條件等。4.8 根據(jù)鋼產(chǎn)量估算保護渣用量。一次進貨不宜過多，存放場地要有防潮設(shè)施，切忌受潮。4.9 進貨時要請供應商提供規(guī)范的質(zhì)保書，并對理化指標等抽樣核查。4.10 進庫房時一定要按進貨時間和品種分類存放，以免誤用而發(fā)生設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量事故。4.11 如有特殊情況，使用存放了半年以上的保護渣時，應烘干處理并在使用前檢測水分含量。4.12 生產(chǎn)現(xiàn)場人員要熟悉當班所用保護渣的技術(shù)參數(shù)，要與所澆鋼種相符。4.13 生產(chǎn)班組要指定專人在連鑄進行過程中有規(guī)律地計算渣耗量和測定液渣層厚度。當發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象時報告有關(guān)責任

15、人，以便采取措施。4.14 在連鑄過程中，往結(jié)晶器中加渣時一定要做到勤加、少加，并使保護渣在結(jié)晶器中均勻鋪散，確保黑渣操作，不得讓表面渣色變紅發(fā)亮。4.15 操作中，一定要有人在現(xiàn)場認真觀察結(jié)晶器中的渣況，如發(fā)現(xiàn)渣結(jié)團或過粘，要根據(jù)具體條件進行調(diào)整或換渣操作。如發(fā)現(xiàn)彎月面區(qū)域有嚴重結(jié)渣圈現(xiàn)象，可先用專用工具輕輕敲動，使液渣流入，然后方可將渣條撈出。4.16 用戶要對保護渣的使用情況進行詳細記錄并作出評價，以便供方改進產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)語：1、了解各鋼種用保護渣的性能及成分才能正確的選擇保護渣。2、正確的選擇保護渣和正確的保護渣操作才能發(fā)揮好保護渣的作用。3、在澆鑄過程中要根據(jù)不同種類的鋼種的特性選擇

16、合適成分和特性的的保護渣，并進行正確的保護渣操作，才能使保護渣發(fā)揮其作用，保證連鑄的順利進行，得到高質(zhì)量的鑄坯。參考文獻1 馮捷、史紅學.連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)M.北京.冶金工業(yè)出版社，2005.3.2 李殿明、邵明天、楊憲禮等.連鑄結(jié)晶器保護渣應用技術(shù)M.北京.冶金工業(yè)出版社,2008.4.3 蔡開科.連鑄結(jié)晶器M.北京.冶金工業(yè)出版社,2008.10. 4 劉根來.煉鋼原理與工藝M.北京:冶金工業(yè)出版社，20085 張承武.煉鋼學M.北京:冶金工業(yè)出版社，1996.6 韓至成. 煉鋼學M.北京：冶金工業(yè)出版社，1980.7 曲英.煉鋼學原理M. 北京:冶金工業(yè)出版社，1980.8 李殿明.連鑄結(jié)晶器保護渣實用技術(shù)M.北京:冶金工業(yè)出版社，2008.4.9 田燕翔.現(xiàn)代連鑄新工藝新技術(shù)與鑄坯質(zhì)量控制M. 北京:當代中國出版社2004.8. 致 謝在論文即將完成之際，意味著我三年的大學生活也即將結(jié)束，此時，我