79高拉速中碳鋼連鑄保護(hù)渣的開發(fā)

1、2008年北京連鑄國際會(huì)議論文集高拉速中碳鋼連鑄保護(hù)渣的開發(fā)高拉速中碳鋼連鑄保護(hù)渣的開發(fā)陳敏1，李學(xué)慧1，2(1.東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，遼寧沈陽110004；2.鞍鋼實(shí)業(yè)公司，遼寧鞍山114000)摘要：結(jié)晶器保護(hù)渣是連鑄生產(chǎn)過程中重要的輔助材料，其性能優(yōu)劣對(duì)連鑄工藝順行及鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。中碳鋼自身的凝固特點(diǎn)使其對(duì)連鑄保護(hù)渣提出了更嚴(yán)格的要求。本研究根據(jù)中碳鋼連鑄的特點(diǎn)，研究了原料組成對(duì)保護(hù)渣性能的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了

2、中碳鋼連鑄系列保護(hù)渣。研究結(jié)果表明，在保護(hù)渣中配入B2O3、Li2O、MnO等特殊組分，不僅降低保護(hù)渣的析晶溫度和轉(zhuǎn)折溫度，而且促使固態(tài)結(jié)晶渣膜晶粒細(xì)小，因此可以避免保護(hù)渣熔渣在冷凝過程中析出高熔點(diǎn)固相，使結(jié)晶器內(nèi)靠近鑄坯表面的渣膜為液態(tài)，確保鑄坯表面的潤滑效果，同時(shí)又可使靠近結(jié)晶器壁的渣膜形成結(jié)晶狀態(tài)以達(dá)到減緩和均勻傳熱的效果。在實(shí)驗(yàn)室研室研究的基礎(chǔ)上，本研究開發(fā)的系列連鑄保護(hù)渣在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了良好的使用效果，有效地促進(jìn)了鑄坯質(zhì)量的

3、提高。關(guān)鍵詞：連鑄，保護(hù)渣；理化性能；結(jié)晶行為；中碳鋼DevelopmentofMouldPowderfHighSpeedContinuousCastingofMediumCarbonSteelSlabCHENMin1LiXueHui1，2(1.SchoolofmaterialsmetallurgyNtheasternUniversityShenyangLiaoning110004China2.IndustryCo.LtdAnshanI

4、ronSteelGroupCpationAnshanLiaoning114000China)Abstract:Moldpowderasanimptantsupplementalmaterialsfcontinuouscastingitspropertiesdeterminestheslabqualitydirectlymestrictrequirementsarenecessaryfthecontinuouscastingofmediu

5、mcarbonsteelslabfitssolidificationacters.Thepresentwkstudiedtheeffectofcompositiononpropertiesofmouldpowderdevelopedaseriousproductsfcontinuouscastingofmediumcarbonsteel.Theresultsshowedthatbothcrystallizationbreakingtem

6、peraturesweredecreasedthegrainsizeinthesolidifiedfluxfilmwasalsodeceasedbyinducingsomespecialcomponentsuchasB2O3Li2OMnO.Consequentlybypreventingprecipitationofhighmeltingphasesduringcoolingprocessliquidfluxfilmonthesurfa

7、ceofsolidifiedshellwasfmedtoinsurethegreasingperfmanceatthesametimethecrystallizedfluxfilmwasfmedonthesideofmouldwalltomaintainweakhomogeneousheattransfer.Basedontheabovestudiesoflabatywkaseriousproductsofmoldpowderwasde

8、velopedthepracticalapplicationoftheseriousproductsshowedgoodperfmancetheslabqualitywaseffectivelyimprovedfcontinuouscastingofmediumcarbonsteel.Keywds:continuouscastingmouldpowderphysicalchemicalpropertiescrystallizingbeh

9、avimediumcarbonsteelcasting1前言連鑄保護(hù)渣在連鑄結(jié)晶器內(nèi)具有隔熱保溫、吸收鋼液中上浮夾雜、防止鋼液二次氧化、控制鑄坯向結(jié)晶器傳熱及潤滑鑄坯等作用，是連鑄生產(chǎn)過程中重要的輔助材料，其性能優(yōu)劣對(duì)連鑄工藝順行及鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響[12]。連鑄生產(chǎn)中碳鋼時(shí)，由于凝固坯殼在冷卻過程中發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)伴隨有明顯的體積效應(yīng)，容易在鑄坯表面產(chǎn)生縱裂等質(zhì)量缺陷，影響鑄坯的成材率。因此，中碳鋼連鑄對(duì)結(jié)晶器保護(hù)渣提出了更嚴(yán)格的質(zhì)

10、量要求。特別在高拉速條件下，通過控制原料條件，調(diào)整保護(hù)渣的熔化特性并協(xié)調(diào)玻璃體與結(jié)晶體的比例，使保護(hù)渣能夠均勻地填充進(jìn)凝固坯2008年北京連鑄國際會(huì)議論文集順利填入結(jié)晶器與鑄坯間空隙，并形成一定的渣膜厚度，保證適宜的傳熱速度和良好的潤滑。結(jié)晶器內(nèi)與鋼液和凝固坯殼接觸的保護(hù)渣處于1550~1100C的溫度區(qū)間內(nèi)，因而通常采用1300C時(shí)的粘度作為衡量保護(hù)渣流動(dòng)性能的一個(gè)重要的指標(biāo)。012310001050110011501200Melti

11、ngtemperature℃Content%Li2OB2O3(a)熔化溫度0123123ViscositypoiseContent%Li2OB2O3(b)粘度Fig.2Li2O和B2O3對(duì)保護(hù)渣熔化溫度和粘度的影響Fig.2EffectofLi2OB2O3onmeltingtemperatureviscosityofmouldpowder.從圖1和圖2還可看出，Na2O、Li2O、B2O3、F都可以降低保護(hù)渣的粘度，其中Li2O、F降低

12、粘度的作用比較顯著，而Na2O、B2O3降低保護(hù)渣粘度的作用比Li2O、F要弱一些。Al2O3使保護(hù)渣粘度升高，當(dāng)保護(hù)渣溶解Al2O3的能力較差時(shí)，析出Al2O3高熔點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)，熔渣粘度急劇升高，結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣急劇惡化，影響連鑄正常生產(chǎn)。所以在澆鑄鋁鎮(zhèn)靜鋼、高鋁鋼時(shí)，必須設(shè)計(jì)合適的基渣成份，使其具有良好的溶解Al2O3的能力，保證保護(hù)渣具有相對(duì)的熱穩(wěn)定性。此外，少量添加TiO2(2%4%)能夠在一定程度上降低保護(hù)渣粘度，當(dāng)含量較高時(shí)，則使粘

13、度略有提高。在本實(shí)驗(yàn)條件下，MgO對(duì)粘度有輕微的降低作用。圖3是堿度(CaOSiO2)對(duì)保護(hù)渣熔化溫度和粘度的影響。由于渣中CaO容易與其它成份反應(yīng)，生成高熔點(diǎn)的結(jié)晶礦物(如鈣鈦礦、硅酸二鈣、鈣長石等)，因此在本研究的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，隨著堿度的增加，保護(hù)渣的熔化溫度升高。此外，隨著堿度的升高，保護(hù)渣的粘度明顯降低。這是因?yàn)閴A度增加，CaO向熔渣中提供O2促使硅氧聚合體解體，復(fù)合陰離子團(tuán)變小，粘流活化能降低，熔渣粘度下降。0.911.11

14、.21.310001020104010601080Temperature℃CaOSiO2(a)熔化溫度0.911.11.21.301234CaOSiO2Viscositypoise(b)堿度Fig.3堿度對(duì)熔化溫度和粘度的影響Fig.3Effectofbasicityonmeltingtemperatureviscosityofmouldpowder.3.2原料組成對(duì)保護(hù)渣玻璃化與結(jié)晶性能的影響原料組成對(duì)保護(hù)渣玻璃化與結(jié)晶性能的影響圖4