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1、摘 要针对福建三钢实际，研究目前连铸用中包覆盖剂和结晶器保护渣的相关性能及其对钢水和铸坯质量的影响。研究结果发现三钢目前铸机状态均倾向于使用高熔点、高粘度的保护渣。若保护渣熔点、粘度较低则铸坯上很容易出现横向和纵向凹陷。但熔点、粘度较高时，保护渣吸收夹杂的能力很弱，特别是在浇铸ML08Al等酸溶铝较高的钢种时，大量类夹杂聚集在钢渣界面处后，保护渣对铸坯的润滑能力很差，容易造成振痕扭曲、表面和皮下夹渣，这些缺陷对冷镦、拉丝材的质量危害较大。针对三钢连铸用结晶器保护渣存在的问题，提出了优化方案，优化后从保护渣组成和性能来看，原渣Al2O3含量较现有生产用渣降低了，这有利于进一步吸收夹杂，并且加入B
2、aO、MnO、B2O3，有利于稳定保护渣吸收夹杂后的性能。并且设计中融合了重庆大学关于低氟保护渣的最新研究成果，降低了保护渣中的F含量，使得保护渣经二冷水冲击后对连铸设备的腐蚀。从保护渣中加入Al2O3后熔点、粘度的变化情况来看，比现在使用的渣稳定得多。针对三钢ML08Al钢种为了实现中间包覆盖剂对钢水保温和净化钢液的作用，提出采用中包覆盖渣低碳炭化稻壳的双层渣覆盖剂模式，这种覆盖剂模式既能净化钢液又具有保温性能。实验研究了预熔型铝酸钙渣系中包覆盖渣组成和熔点的关系且确定了几种渣系,通过配C基本可用与现场的试验。 关键词：连铸，保护渣，中间包覆盖剂，性能ABSTRACTIn view of t
3、he condition of Fujian sanming iron and steel Co. at present, the mold fluxes and tundish cover power used in continuous casting were investigated. The result showed that the continuous caster was inclined to using the high melting point and high viscosity mold fluxes. If the mold fluxes melting poi
4、nt and viscosity were lower, the casting billets was liable to appear crosswise and longitudinal hollow. While when melting point and viscosity were higher, the capability of absorbing inclusion for mold fluxes very weakly, especially when cast the ML08Al which contain higher aluminum gathering on t
5、he surface of steel fluxes. It is easy to cause the mark distortion, the surface and the hypodermic entrapped slag.Based on the analysis the problem of the mold fluxes, a new type mold fluxes was development in the lab.Compared the existing products,Al2O3 content of the developing mold fluxes was re
6、duced. There is advantage to further absorb the inclusion. And the low fluorine content mold fluxes could reduce the corrosion of continuous casting equipment. The melting point and the viscosity change of mould fluxes was more stable than used at present after Al2O3 absorption.In order to realize t
7、hermal retardation and the molten steel purification, the tundish cover powder based CaO-Al2O3 slag system was studied. The experimental showed that the developed covering powder can be used in high Al steel grades.Keywords: continuous casting, mold fluxes, tundish cover powder, performance 目录摘 要IAB
8、STRACTII1绪论11.1连铸用中间包覆盖剂的基本功能及其种类11.1.1中间包覆盖剂的基本功能11.1.2中间包覆盖剂的种类11.1.3 碱性中包覆盖剂的特点.21.2连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为21.2.1连铸保护渣的作用21.2.2连铸保护渣在结晶器内行为31.3保护渣对铸坯质量的影响41.4本课题项目背景51.5本课题的来源、研究的主要内容62 实验方案与设备72.1对保护渣的优化方法72.2中间包覆盖渣成分的设计方法72.3实验仪器及其基本原理92.3.1粘度测试92.3.2熔点测试113实验结果及分析133.1现有保护渣的性能133.1.1化学成分133.1.2 熔
9、点和粘度变化133.1.3吸收夹杂后性能变化143.2优化后的连铸保护渣性能183.2.1预熔料183.2.2含铝低碳钢保护渣183.2.3中碳含铝钢203.2.4中高碳钢213.3中间包覆盖剂实验室研究223.3.1理论计算中包覆盖渣中SiO2的含量223.3.2 中包渣成分的设计233.3.3 铺展性测试 264结论275 致谢28参考文献291 绪论连铸保护渣是连铸过程中关键性辅料，对连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的控制具有重要影响。保护渣从加入到离开结晶器这一过程中所发挥的作用可归结为：对结晶器钢液面绝热保温，避免钢液凝固；保护钢液面不受空气二次氧化；吸收钢液中上浮的夹杂物；润滑运动的铸
10、坯；均匀和调节凝固坯壳向结晶器的传热。在上述诸多功能中，最重要的是润滑铸坯和控制传热两大特性。中间包过程是连铸中重要的冶金操作单元，具有缓冲、分流钢水, 促进夹杂物进一步上浮,实现多炉连浇的功能。具有绝热保温，防止钢液面结壳。隔绝空气，防止钢液二次氧化，吸收上浮至钢液面的非金属夹杂的作用。因此，中包覆盖剂是连铸过程中重要的辅料。本课题需要开发三类钢种的连铸保护渣，即低碳含铝钢（ML08Al）、中碳含铝钢（35K）和中高碳不含铝钢（65钢）。同时需要针对（ML08Al）钢种开发中间包覆盖渣，即碱性覆盖剂(主要是CaO-Al2O3基)碳化稻壳双层渣。这种覆盖剂模式既能净化钢液又具有保温性能，是目前
11、的发展趋势。实验室首先对现用保护渣和中包覆盖渣性能特点进行检测，并根据与之相关的铸坯表面质量，确定连铸保护渣和中包覆盖渣性能指标范围，然后在实验室进行保护渣优化设计。 1.1连铸用中间包覆盖剂的基本功能及其种类中间包过程是连铸中重要的冶金操作单元，具有缓冲、分流钢水, 促进夹杂物进一步上浮,实现多炉连浇的功能。1.1.1中间包覆盖剂的基本功能1）绝热保温，防止钢液面结壳；12）隔绝空气，防止钢液二次氧化；3）吸收上浮至钢液面的非金属夹杂。 因此，中包覆盖剂是连铸过程中重要的辅料。1.1.2中间包覆盖剂的种类目前工业应用的中包覆盖剂按使用方式及类型大致可分为5类：1）传统碳化稻壳，含碳量3550
12、%；2）中性或酸性覆盖剂；3）碱性覆盖剂；4）球形空心颗粒覆盖剂5）碱性覆盖剂(主要是CaO-Al2O3基)碳化稻壳双层渣。这种覆盖剂模式不仅具有净化钢液的作用还具有良好的保温性能，是目前的发展趋势。 1.1.3 碱性中包覆盖剂的特点根据连铸工艺要求，一般碱性中间包覆盖剂应具有以下特点：2（1）铺展性良好，火苗小而均匀；（2）初熔温度较低，以保证能迅速形成适当厚度的熔融层，更好的隔绝空气及吸附夹杂物等；（3）合适的熔化速度，以保证覆盖剂在钢液面上能较长时间的保持三层结构，具有良好的保温性能，特别对于多炉连浇，还可减少后续炉次追加保温剂的数量；（4）合适的粘度，且不随温度急剧变化。（5）随着浇铸
13、时间延长，渣面不结壳。（6）对长水口，中间包内衬侵蚀小。1.2连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为连铸保护渣是以CaO-SiO2-Al2O3为基料，Na2O、CaF2等为熔剂，炭质组分作为骨架材料的一种硅酸盐材料。1.2.1连铸保护渣的作用连铸保护渣有如下五大基本功能： 防止钢液（特别是钢液弯月面）的二次氧化3 保护渣加入到结晶器内的钢液面上，熔化后形成一定厚度的液渣层，并均匀覆盖钢液面，该液渣层起到了隔绝钢液与空气接触的作用，进而可防止钢液的二次氧化。绝热保温在高温钢液面上加入保护渣，由于固渣层出现，可减少钢液的辐射热损失, 降低钢水的过热度。为此，在保护渣操作中，要求液渣层上有一定厚度
14、的粉渣层，即黑渣操作。提高保护渣的保温性，可提高结晶器弯月面温度，减少渣圈的生成或过分长大。尤其是在浇铸高碳钢时，提高保护渣的绝热保温性能，对改善铸坯润滑是有利的。增加保护渣中的配碳量、改变炭质材料的种类、加入发热元素或降低保护渣的体积密度，均可以提高保护渣保温性。吸收夹杂为防止钢液上浮的夹杂物被卷入凝固壳，造成铸坯表面或皮下缺陷，保护渣熔化形成的液渣层应具有吸收和同化钢液中上浮的非金属夹杂的能力。不同钢种上浮的夹杂不同，对保护渣物性的影响是不同的，如低碳钢的Al2O3夹杂，浇注含稀土的钢或含钛钢时，钢中高熔点稀土氧化物、钛氧化物及钛的氮化物对保护渣性能的影响等，这些夹杂物会引起保护渣的粘度、
15、熔点或碱度等性能的变化。均匀传热冶金工作者在应用结晶器保护渣时认识到保护渣渣膜具有控制铸坯向结晶器传热的功能。如使用菜籽油作润滑剂时，在结晶器上部由于坯壳与结晶器壁接触，坯壳冷却速度大；而在结晶器下部，由于坯壳的收缩产生了气隙， 致使热阻增加，导出的热量减少，同时气隙的传热是很不均匀的。使用保护渣后，保护渣熔化形成的液渣，若能均匀流入结晶器壁与凝固坯壳间，便能形成均匀的渣膜，可以减小上部的传热速率，加大下部传热速率4， 从而改善传热的均匀性，提高铸坯质量。近来通过保护渣成分的调整，已可实现控制渣膜的传热速率。在控制渣膜传热上采用的技术主要有提高保护渣碱度， 以提高保护渣的凝固温度、析晶温度和析晶率，降低渣膜的有效热传导率。润滑铸坯。保护渣熔化流入结晶器壁与凝固坯壳间形成的渣膜可起到润滑剂的作用，减少拉坯阻力，防止坯壳与结晶器壁的粘结。随着拉速的不断提高，因结晶器振动频率的提高使保护渣流入铸坯与结晶器间的量减少，拉坯摩擦阻力增加，当阻力超过坯壳强度时，会引起漏钢事故。此外，摩擦力的增加还会引起
