连铸保护渣的性能

连铸保护渣对于产品的表面质量具有显著影响。关键过程之一是保护渣渗入结晶器与铸坯之间的间隙，在了解表面缺陷形成原因这方面十分重要的是纵裂的发生与结晶器／铸坯间热流量二者之间的关系。     

日本连铸板坯制造特厚板技术

介绍了日本在生产特厚板时的铸坯软压下及轧制技术,连铸板坯焊接复合轧制技术及双向锻造轧制技术等。与此同时对各种技术的特点进行了评述。     

连铸保护渣对铸坯表面质量的影响

本对纵裂纹、星裂、裂纹、夹杂等保护渣相关铸坯有面缺陷的产生原因进行了分析,并针对酒钢实际从保护渣方面提出了相应的防止措施。     

水钢方坯连铸保护渣系列化探讨

连铸保护渣对维持连铸工艺的顺行和提高铸坯表面质量具有重要作用.由于连铸工艺和钢种的差别,对应的连铸保护渣的合理的理化性能也不尽相同.针对水钢小方坯连铸工艺,以钢种的凝固特性为出发点,对连铸保护渣进行了系列化探讨.在结合铸坯表面质量与连铸保护渣性能匹配关系调查的基础上,对目前主要钢种包括低碳钢、中碳钢和高碳钢小方坯连铸保护渣合理理化性能进行了系列规划.     

高速连铸保护渣的研究

对国外引进的几种高速连铸保护渣的组成和性能的分析和其它实验研究，得到高速加铸保护渣具有：高Ｆ＾－、高碱金属氧化物，低Ａｌ２Ｏ３含量，低粘度，低熔化温度和良好玻璃性的特点；ＬｉＯ２是实现低粘度和良好玻璃性不可少的成分；ＭＤＩ指数反映了和结构有关的保护渣性能等有参考价值的结论。     

合金钢连铸保护渣

本文介绍了合金钢连铸保护渣的概况和它的一些特点,以及几种有代表性合金钢保护渣的特性,同时也介绍了预熔性保护渣的特点,最后概括叙述了保护渣各组成部分的选择和使用的原则,这对了解、研究和选择应用保护渣是很重要的。     

低碳钢板坯连铸用无氟保护渣生成区域的研究

为了研究性能稳定的低碳钢板坯连铸用无氟保护渣,在测试传统的板坯连铸用高氟保护渣(F^- ≥ 3%)性能的基础上,采用单纯形法,设计了CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-MgO-Li₂O-TiO₂-Na₂O-MnO-B₂O₃渣系中满足保护渣组成条件的基本实验点.通过逐步固定各组分含量,将多维空间的渣系组成转化为二维平面网格.测试无氟渣样的熔点、黏度、转折温度、玻璃体比例及转折温度时的黏度,并作性能与组成关系的等值线图.通过比较高氟保护渣和无氟渣样性能,确定了碱度、熔点、黏度、转折温度较低,且凝固后呈玻璃体的低碳钢板坯连铸用无氟保护渣的三个生成区域,其中之一的典型成分的质量分数范围是:CaO 31.2%,SiO₂ 36.8%,Al₂O₃ 3%,Fe₂O₃ 1%,MgO 2%,Li₂O 2%,TiO₂ 6%,Na₂O 7%~12%,MnO 3%~8%,B₂O₃ 0~3%.     

连铸保护渣对20Mn23AlV铸坯表面微裂纹的影响

 针对太钢采用连铸工艺并使用低碱度保护渣生产高锰钢20Mn23AlV铸坯表面存在的微裂纹问题,通过现场取样、渣-金反应等试验,结合金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段系统研究了表面裂纹的特征和形成过程,在此基础上研究了现有低碱度保护渣在使用前后的成分变化、熔点、黏度和传热等指标的变化情况。结果表明,生产过程中低碱度保护渣中的SiO2被钢液中的铝还原,导致液态渣成分发生变化,从而影响了坯壳与结晶器铜板之间的润滑和传热等性能,导致了高锰钢20Mn23AlV铸坯表面微裂纹缺陷。连铸生产钢液中含有强还原性元素（铝）时,应采用低SiO2质量分数的连铸保护渣,以减少高锰钢连铸坯表面微裂纹的产生,提高铸坯表面质量,实现高锰钢连铸生产顺行。     

包晶钢连铸坯表面纵裂与保护渣性能选择

 某钢厂宽厚板250 mm×1 820 mm连铸机使用包晶钢类型MB-59型保护渣生产[w(C)]为0.120%～0.150%钢种时,连铸坯表面出现大量纵向裂纹与皮下裂纹缺陷。通过提高保护渣碱度,降低保护渣黏度,改善铸坯坯壳与结晶器壁之间渣膜传热等技术措施,使铸坯的表面裂纹与皮下裂纹缺陷得到了有效控制。同时,对浇注[w(C)]为0.090%～0.120%钢种时采用MB-59型保护渣连铸坯表面无裂纹的原因进行了探讨分析,认为由于选分结晶,优先凝固的坯壳中碳质量分数低于钢液原始碳质量分数,使优先凝固的坯壳中[w(C)]实际已经小于0.090%,不再属于裂纹敏感性强的包晶钢范围,因此表面质量较好。     

结晶器内钢液流动特性的优化

以大板坯连铸结晶器为研究对象,采用水模型和数值模拟的方法研究了不同水口出口角度对结晶器内钢液流动的影响.结果表明:现行15°水口在距结晶器边部50 mm的位置,表面流速和波高较小,传递给弯月面的热量较少,不利于保护渣的熔化;射流撞击到结晶器窄边的位置较深,压力较大,对撞击点下部坯壳的冲击力也较大;水口出口角度改为10°后,结晶器漏钢预报系统的报警次数大大减少,杜绝了漏钢的事故.     

板坯连铸结晶器液面的周期性瞬态特征

 采用1[∶]1水模型和工业试验研究了常规板坯连铸结晶器液面的瞬态特征。研究发现,常规板坯结晶器液面存在“周期性畸变”。该现象表现在液面每隔20～30 s出现约5 s的畸变。畸变期间窄面处液面凸起,宽度1/4处液面凹陷且表面流速达到极大值,易导致卷渣。定义上次液面畸变结束到本次畸变结束时间为畸变周期。水模型结果显示,提高拉速畸变周期减小,而提高水口浸入深度与倾角液面畸变周期增大,但改变这些参数不能消除周期性畸变。对液面畸变周期的影响程度为：水口倾角>拉速>水口浸入深度。工业试验也证实液面周期性畸变的确存在。适当增大水口倾角有利于减少液面周期性畸变导致的卷渣。     

高拉速薄板坯连铸保护渣剪切变稀性质

 针对高拉速薄板坯连铸保护渣现场使用过程中卷渣风险加剧、黏结报警频发等问题,通过使保护渣产生非牛顿流体行为,从而有效解决上述问题。该种新型保护渣具有剪切变稀的特性,即在较低剪切速率下具有较高黏度、在较高剪切速率下具有较低黏度。基于现场数据,计算出高拉速薄板坯结晶器钢液面表面区域的剪切速率为10~90 s-1,结晶器弯月面及以下区域的剪切速率可达120~1 600 s-1。采用旋转圆筒法研究了Al₂O₃对保护渣剪切变稀性质的影响。采用Oswald-De Waele幂律模型对剪切变稀行为进行了定量分析。结果表明,随着Al₂O₃含量的增加,保护渣剪切变稀性质先增强后减弱,Al₂O₃质量分数为8.61%的试样剪切变稀性质最强,其流动性指数最低达到0.764 4。研究发现,非牛顿流体保护渣具有的剪切变稀性质能够满足在结晶器钢液面表面区域和弯月面及以下区域内对保护渣黏度的要求。基于高拉速薄板坯连铸的具体工艺参数,建立结晶器内多相耦合模型,通过模型计算发现,保护渣的剪切变稀性质增强不仅会明显降低剪切卷渣的风险,提高结晶器弯月面区域液渣流入的均匀性,而且在结晶器弯月面及以下区域具有更厚的液态渣膜,更容易实现全程液态润滑,同时提高了渣耗量,进一步剖析了保护渣剪切变稀性质的作用效果。本研究为开发非牛顿流体高拉速薄板坯连铸保护渣提供了理论依据。     

板坯连铸结晶器内钢液表面流速水模研究

以某厂板坯连铸结晶器为原型,采用1：1的水模型进行模拟实验,研究表明：增加拉速、减小水口的浸入深度、减小水口出口向下的倾角以及增加水口的吹气量均会增加结晶器内钢液的表面流速、增大结晶器内卷渣的倾向,其中拉速的增加对表面流速的影响最大。     

插钉法研究板坯连铸结晶器液面特征

 采用可以同时获取板坯连铸结晶器内弧侧、厚度方向中心面和外弧侧液面信息的插钉板,通过在结晶器内连续插取,研究了板坯连铸结晶器液面特征。得到了结晶器内不同时刻、不同位置处液面高度;发现了连铸生产过程中内、外弧侧液位有差异,提出了对称流不仅只是以水口为中心结晶器左右两侧流场的对称,还应包括以结晶器厚度方向中心面为中心,内弧侧与外弧侧流场的对称;预测了该工况下结晶器内液面波动较大以及卷渣发生频率较高的位置为水口附近和窄面与宽度方向1/4之间液面流速较大的部位;验证了插钉试验不仅可以获得连铸结晶器内的液面流速,还可通过多次插钉试验研究液面波动特征,在传统的物理模拟和数值模拟方法之外提出了一种直接、接触式测量连铸结晶器液面轮廓进而研究液面波动的方法。     

宽度对板坯连铸结晶器液面特征影响

 由于订单日趋多样化,连铸过程中板坯宽度需要经常变化,同时由于浇铸周期的限制,通钢量一般维持不变。因此,固定通钢量研究铸坯宽度对流场的影响并采取相应控制策略有较大现实意义。采用1[∶]1水模型和工业试验研究了固定通钢量前提下宽度对板坯连铸结晶器内钢水液面特征的影响。水模型结果显示：宽度从1 050增至1 900 mm时,窄面撞击点位置由距弯月面370增至510 mm,且上回流涡心高度下移。通钢量固定为3.6 t/min,宽度从1 050增至1 900 mm时,液面平均波高从4.4降至2.5 mm,表面流速从0.42降至0.15 m/s。工业试验结果表明,通钢量为3.6 t/min时,结晶器内液面波动与表面流速随铸坯宽度增大而减小,与水模型结果一致。因此,在实际浇铸过程中,结晶器液面控制应根据铸坯宽度动态调节。     

吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态

 采用1[∶]1水模型和工业插钉法研究了吹氩板坯连铸结晶器内钢水流态,并讨论了通钢量、吹氩量、水口浸入深度与水口结构对结晶器流态的影响。水模型结果发现,结晶器内宏观流态主要包括双股流和单股流,钢水通量和吹氩量是影响结晶器内钢水流态的决定性因素。为得到双股流,应采用高通钢量和低吹氩量,缩小断面、增大浸入深度和使用凸底水口有利于双股流形成。基于水模型结果,为维持结晶器内双股流态,在实际浇铸中提出减少连铸过程吹氩量低于临界吹氩量,在宽断面和低拉速下使用凸底水口等措施。工业插钉试验结果与水模型吻合较好,这表明水模型结果可指导现场浇铸实践。