第五章覆蓋劑

主講人：龔偉第五章覆蓋劑鋼鐵冶金研究所煉鋼生產中的覆蓋劑一、鑄鋼冒口覆蓋劑二、連鑄中間包覆蓋劑一、冒口覆蓋劑鑄造生產中為延長冒口內金屬液的凝固時間覆蓋在冒口金屬液表面的覆蓋材料叫覆蓋劑。覆蓋劑有兩種：保溫覆蓋劑和發(fā)熱覆蓋劑。

定義保溫覆蓋劑為低導熱材料構成，如膨脹珍珠巖、膨脹石墨等。發(fā)熱覆蓋劑除低導熱材料外，加入一定比例的發(fā)熱材料，在金屬液的熱作用下，氧化劑提供氧使還原劑氧化發(fā)熱，延長冒口內金屬液的凝固時間。在不同保溫覆蓋劑的情況下，口收縮成“碟形平底或半球形底，即，冒口縮口形狀呈近似U形。明顯延長冒口頂部結殼時間，使冒口中鋼水長時間處在大氣壓力作用之下，大大提高了冒口的補縮效率，有利于鑄件中的氣體和夾雜物上浮，達到了凈化鋼水的目的，而獲得健全的鋼件，降低了廢品率。特點酸化石墨：酸化石墨呈六角網狀片，同時，隨著受潮而氧化分解，尤其遇到高溫時反應更為劇烈，體積迅速分層膨脹2～2.5倍，使覆蓋劑具有良好的鋪展性。而且受熱時密度變的很小，導熱性能差，浮在鋼液上面能很好地形成一個絕熱層，從而達到減少冒口頂部熱損失的目的。粉煤灰：進一步增強覆蓋劑的鋪展性，接觸鋼液后,能迅速均勻地浮在上面，并在數(shù)秒種之內很快形成三個熱反應層(液渣層、置換層、保溫層)，液渣層的形成起兩個作用：一是能使保溫層以比較純凈的低導熱物質存在；二是防止覆蓋劑中含的碳滲入鑄鋼件中。因此，粉煤灰在覆蓋劑中具有形成渣液、發(fā)熱、保溫三種功能。保溫材料鱗片石墨：呈黑灰色鱗片狀，是碳的同質變體，其最大特點是熔點高(3700±100)℃，它浮在液渣層上面，使之很少浸入鑄鋼件中。膨脹珍珠巖：是一種具有微孔結構的硅系顆粒材料。當其投入到高溫環(huán)境中時，其中的玻璃質巖石中的水分變成高壓蒸汽向外擴散，巖石迅速軟化至粘稠狀態(tài)，形成了既允許水汽脹大，又不允許大量逸出,能夠充分膨脹的玻璃態(tài)。其作用主要是為了減輕容重，形成均勻分布的微氣孔，降低了輻射熱損和對流熱損，以利于保溫；同時,由于其耐火度低，在高溫下呈玻璃相存在，會導致保溫冒口套輕度燒結，有利于保溫冒口套呈塊狀脫落。保溫材料覆蓋劑中的發(fā)熱材料主要有鋁粉和氧化鐵粉等，在冒口中鋼液的高溫作用下，發(fā)熱材料發(fā)生反應而放出大量的熱量，使覆蓋劑溫度迅速升高，從而降低冒口表面鋼液的熱量損失，延緩冒口中鋼液溫度下降的時間。發(fā)熱材料從反應熱力學的角度來看，盡管覆蓋劑中的發(fā)熱材料在鋼液的溫度下能夠發(fā)生鋁熱反應，但相對而言，覆蓋劑中發(fā)熱材料的含量要比保溫材料的含量低的多。因此，從動力學方面考慮，覆蓋劑中的發(fā)熱材料的放熱很難進行。為此，在覆蓋劑中還添加了一種含氟的觸發(fā)劑，以加快覆蓋劑中放熱反應的引燃時間，并保證反應順利、完全進行。觸發(fā)劑成分范圍MgOSiO2Fe2O3Al2O3CaOC7~1020~243~520~305~1211~18中間包覆蓋劑中間包覆蓋劑隨著時代的進步，人們對鋼的性能要求越來越高、越來越細。相應的，對煉鋼輔助材料的要求也日趨多樣化、精細化。原本粗放型中間包覆蓋劑也已經受到重視，新的覆蓋劑不斷從實驗室走向連鑄生產。中間包覆蓋劑作用

絕熱保溫、防止鋼液面結殼。覆蓋劑有顯著的絕熱保溫作用。覆蓋劑覆蓋在鋼水表面，防止鋼水裸露在空氣中，使鋼水溫度迅速下降，造成鋼水溫度過低，液面結殼、水口凍結。未熔化的粉渣比熔渣起到更大的保溫作用。隔絕空氣、防止鋼水二次氧化。覆蓋劑加入后，形成透氣性差的液渣層，將鋼水與空氣隔絕開，防止了鋼水的二次氧化，減少了鋼水的夾雜物。中間包覆蓋劑作用吸收鋼液面上的非金屬夾雜物。覆蓋劑在鋼水表面形成一定厚度的熔渣層，可以吸附上浮到鋼水表面的非金屬夾雜物、耐火材料顆粒等浮游物，起到凈化鋼水的作用。而且中間包越大，鋼水在其中停留的時間越長，覆蓋劑吸收夾雜的作用越明顯。普通中間包覆蓋劑此類中包覆蓋劑為酸性，主要成分為SiO2、Al2O3、CaO、MgO和C；其中w（SiO2）>40%，w（C）=15%~40%，w（CaO）/w（SiO2）<0.5。普通中間包覆蓋劑特點以炭化稻殼為代表，此類中包覆蓋劑保溫效果特別好，因為其堿度低，熔渣導熱系數(shù)??；碳含量高，使用時熔化速度低，粉渣保持時間長；體積密度極低，粉渣導熱系數(shù)小。堿性中間包覆蓋劑隨著市場的發(fā)展,對鋼質的要求越來越高,普通的酸性覆蓋劑已不能滿足生產高附加值鋼材的需要。酸性覆蓋劑的最大優(yōu)點是保溫效果好,最大缺點是不能凈化鋼水,甚至還可能污染鋼水。對于鋁鎮(zhèn)靜鋼：使用酸性覆蓋劑會發(fā)生如下反應:3(SiO2)+4[Al]=2(Al2O3)+3[Si]使用堿性覆蓋劑會發(fā)生下列反應:Al2O3+CaO=CaO·Al2O3普通中間包覆蓋劑特點炭化稻殼由于密度過低，使用時粉塵嚴重，現(xiàn)在使用較少。現(xiàn)在常用的是由酸性材料如石英、電廠灰，加入碳質材料配制而成。普通中包覆蓋劑主要用于對鋼中夾雜物要求不高的普通鋼種。幾種堿性中包覆蓋劑的理化性能堿性覆蓋劑的最大缺點是保溫性差，其導熱系數(shù)為酸性的2倍；其次是容易結殼。無碳中包覆蓋劑硅鋼、汽車板鋼是高附加值的超低碳、高潔凈度的鋼，其C的質量分數(shù)在(2.0~4.0)×10-5之間，因此，對中包覆蓋劑又提出一個要求：不能對鋼水增碳。一般地，中包覆蓋劑由基料和炭質材料組成。它在使用過程中顯示出的性質和狀態(tài)，如熔化速度、熔化均勻性、層狀結構和傳熱保溫等，都與碳質材料有關。中包覆蓋劑中碳質材料作用控制覆蓋劑的熔化速度；隔熱保溫作用；影響覆蓋劑的鋪展性能；減緩覆蓋劑燒結、結殼。如果覆蓋劑不含碳，最直接的問題就是覆蓋劑粉末將快速熔化，保溫層急劇減少，保溫效果惡化。所以必須有