高碱度连铸结晶器保护渣液渣膜粘度特性研究

在包晶钢板坯连铸生产过程中,通常使用结晶性能较强的高碱度保护渣以减小渣膜传热量,但易引起摩擦力增大的问题。通过计算和实验,模拟讨论了高碱度保护渣析晶后液渣膜成分和粘度变化趋势。结果表明随着枪晶石的析出,剩余液渣膜碱度降低、粘度增大,特别是析出量超过40%之后这种趋势更加突出。为此提出通过提高保护渣原始碱度以减小析晶对液渣膜粘度性能影响的研究思路,并初步讨论了提高碱度后保护渣的粘度特性变化趋势,结果表明当碱度大于1.3时,熔渣粘度明显减小,且粘温特性相对稳定。可为高拉速包晶钢板坯连铸保护渣设计提供参考。     

保护渣对结晶器热流的影响

对比5种中碳钢保护渣对结晶器热流的影响,发现不同的保护渣对结晶器的热流有明显的影响,结晶器热流过大或热流稳定性越差铸坯产生纵裂的概率越大.对渣膜取样研究表明,保护渣对结晶器热流的控制是通过渣膜结构来实现的,要得到控制热流好的渣膜结构必须保证渣膜的高结晶率.总结出了适合邯钢中碳钢生产的保护渣组成.     

薄板坯连铸结晶器保护渣技术

综述薄板坯连铸保护渣物理性能及冶金特性，分析了化学成分的影响，提出薄板坯连铸结晶器保护渣应用中的应用。     

碱度与BaO含量对保护渣理化性能的影响

为获得适用于高拉速薄板坯生产的高结晶高润滑性保护渣组分范围,综合旋转黏度计、四探针法电导率测定仪、半球点熔点仪、X射线衍射分析仪,研究碱度和BaO质量分数对保护渣理化性能的影响规律。试验结果表明,保护渣碱度提高,熔点、转折温度、开始析晶温度、析晶比例均呈现先降低后升高的规律,而高温黏度变化较小,其中,转折温度和析晶比例分别在碱度为1.65和1.55时达到最低值;析晶矿相中枪晶石Ca₄Si₂O₇F₂矿相析出量减少,Ca₅MgSi₃O₁₂和CaF₂矿相析出量增加。当碱度相同时,保护渣中BaO质量分数增加,熔点略微降低;高温黏度呈现小幅波动;转折温度先降低后升高,在BaO质量分数为6%时最低;开始析晶温度降低,且开始析晶温度越来越接近转折温度。综合而言,碱度为1.65、BaO质量分数为6%的保护渣最有利于润滑和传热的协调控制。     

薄板坯连铸结晶器热流的影响因素与控制

针对影响薄板坯连铸结晶器热流的因素进行了分析,从生产实际出发,提出合理的工艺参数,优化工艺操作,以达到控制热流密度的目的.     

连铸保护渣组分对熔渣表面张力的影响

保护渣的表面张力是研究钢渣界面反应的重要参数,其大小直接影响钢渣分离和液渣吸收夹杂物的能力.采用拉筒法测定了板坯连铸保护渣的表面张力,研究结果表明:在本实验条件下,碱度降低,保护渣体系表面张力随之降低;相反,碱度升高,体系表面张力随之增大;Al2O3能使熔渣的表面张力升高,为非表面活性物质;Na2O,F-能降低熔渣的表面张力,为表面活性物质.     

碱度对含钴包晶钢保护渣传热性能的影响

使用热流密度低的缓冷型保护渣可缓解包晶钢浇铸过程中因包晶相变导致的表面纵裂纹产生。添加新型助熔剂氧化钴到包晶钢保护渣中,发现保护渣的热流密度下降,且热流密度最低加入量为2%。碱度也是影响保护渣传热性能的重要因素,通过改变含钴保护渣的碱度,研究碱度对含钴保护渣传热性能的影响,发现碱度越高越有利于降低保护渣传热性能,并且碱度也是通过改变含钴包晶钢保护渣的结晶度来影响保护渣的传热性能的。     

FTSC工艺薄板坯连铸SPHD钢结晶器保护渣的研究

本文根据SPHD的钢种特性和FTSC薄板坯连铸机的工艺技术特点,分析了浇注SPHD钢的结晶器保护渣应具备的理化指标。介绍了唐钢低碳SPHD钢结晶器保护渣的开发情况。     

不同结晶器保护渣的剪切变稀行为

在连铸过程中,结晶器保护渣在通过控制润滑来实现较好的可浇性和铸坯质量方面起到重要作用。在缺乏结晶器保护渣不同热物性的情况下,黏度是判断结晶器保护渣润滑性能的必要参数。许多研究人员（包括笔者）证实了熔融的结晶器保护渣的流变性能。实际操作中,在剪切速度约为10～40 s－1的结晶器上表面,为减少卷渣,需要高黏度保护渣;但是在剪切速度为100～1 000 s－1的结晶器壁,为了保证最大的润滑性能,保护渣黏度应该低。因此,这个特定的属性可能有利于实际连铸过程。目前的研究试图通过用旋转黏度计测量CaO-CaF2-SiO2、CaO-CaF2-B2O3-SiO2和CaO-CaF2-SiO2-Si3N4基保护渣体系的黏度来表征该体系的黏弹性（名为流变性能）。旋转黏度计配备一个1 623 K温度下受控氧逸度的熔炉。而且,通过拉曼光谱和XPS分析来了解结晶器保护渣黏弹性和结构之间的关系。根据结果,所有经检测的结晶器保护渣都具有流变性能,当剪切速率增大时,黏度降低。应用Oswald-De Waele指数模型来定量每个结晶器保护渣的剪切变稀度,得出每个结晶器保护渣的聚合度与剪切变稀行为的强度大体上成比正。     

结晶器保护渣卷渣临界条件的分析

通过物理模拟对结晶器保护渣的卷渣情况进行了分析研究,得出:低粘度保护渣发生卷渣的临界表面流速为87.7 mm/s,保护渣浸入结晶器液面的临界深度为22 mm;高粘度保护渣发生卷渣的临界表面流速为101.2 mm/s,保护渣的临界浸入深度为25 mm。当表面流速大于对应的临界值,从而使得保护渣的浸入深度超过临界深度时,才可能发生卷渣现象;结晶器卷渣一般发生在距结晶器窄面1/3的位置处。     

包晶钢板坯纵裂纹分析及保护渣优化

在生产Q235B、Q345B等包晶钢时,铸坯表面产生了大量的纵裂纹,通过对该缺陷的宏观形貌、金相组织以及微观形貌分析,证实该类缺陷形成于结晶器内,根本原因在于δ相向γ相转变时体积收缩引起结晶器内初生坯壳生长不均,而保护渣是其关键的影响因素。为减缓铸坯向结晶器的传热,对现有保护渣进行了优化,将保护渣碱度由1.39增加到1.53,提高保护渣结晶性能以强化弯月面钢水的缓冷,同时将熔化温度由1 171降低到1 130 ℃,1 300 ℃时黏度保持在0.08 Pa·s,确保保护渣消耗量以保证对铸坯的润滑。生产实践表明,采用优化的保护渣后,板坯表面质量明显改善,纵裂纹缺陷发生率由原来的10.58%降低到1.85%。     

结晶器保护渣的润滑作用和水平传热

扼要陈述了结晶器保护渣在润滑和水平传热方面所起的作用.     

薄板坯连铸漏斗型结晶器内流动、传热和凝固行为的数值研究

针对薄板坯连铸漏斗型结晶器,建立了钢液流动与凝固传热的三维耦合模型,在不改变造型复杂的水口和漏斗型结晶器的尺寸和结构的前提下,计算分析了不同操作参数——拉坯速度和浇注温度对结晶器内流场、温度场和凝壳的影响,同时采用了第二类和第三类两种不同的热边界条件进行了流场和温度场的分析。计算结果表明,钢液凝固壳及糊状区对结晶器内钢液的流动有很大影响,采用第二类热边界条件能够更真实地反映出结晶器内流动对传热的影响。     

结晶器保护渣渣膜结晶矿相及其影响因素

综述了结晶器保护渣渣膜结晶矿相的种类、形态及钢种对矿相的要求,分析了保护渣中各成分、碱度对渣膜结晶矿相的影响,并讨论了冷却速率对结晶度、晶体尺寸的影响.     

薄板坯连铸机结晶器的主要特点及其技术进步

介绍了薄板坯和中薄板坯连铸机结晶器的形状和主要特点,对比分析了不同类型结晶器内钢液的表面积、钢液流动、结晶器传热、薄板坯厚度、拉坯速度等对连铸过程和铸坯性能的影响,讨论了鞍钢ASP采用的先进技术,指出近年来新建和改造的薄板坯连铸机结晶器厚度呈现增加的趋势,从而解决了设备运行的一些问题,改善了铸坯的品种质量.     

结晶器保护渣的润滑与传热控制功能剖析

对保护渣渣膜在润滑与控制传热两个方面的功能发挥进行了剖析,如黏-温曲线、转折温度,渣膜结晶状态和析出相进行了研究,并指出渣膜的转折温度、结晶率对润滑功能发挥起主要作用;而渣膜的闭孔率、表面粗糙度、枪晶石比例对控制传热功能具有关键性的影响。同时,对3种典型保护渣的渣膜凝固特性进行了研究,讨论了与钢种特性和连铸工艺相适应的保护渣基本性能参数,如碱度、熔点、黏度、转折温度、烧结性能、渣膜中气体等对发挥润滑与控制传热两个功能的影响。提出了保护渣管理方面需要重点控制的内容,如保护渣全水含量高低,生产过程中更换不同性能保护渣对传热与润滑的持续影响,液渣池深度的合理值等。