无氟结晶器保护渣的发展

开发可替代污染环境，侵蚀设备的传统含氟渣的新渣系-连铸结晶器无氟保护渣是保护渣新课题，结晶器无氟保护渣加入氟的替代熔剂，其特性不同于传统含氟渣，而且由于结晶器无氟保护渣对凝固壳的吸热加大了渣圈的形成，因此无氟问题一直没有得到真正解决。本文论述含氟渣的特点及无氟保护渣的发展现状。并就无氟保护渣的研发进行了探讨。     

无氟连铸结晶器保护渣结晶性能研究进展

传统保护渣成分中含有氟化物,易导致连铸过程中环境污染、设备腐蚀等问题。选用合适的助熔剂替代氟化物获得结晶性能优良的无氟保护渣,是目前连铸生产实现绿色高效化的关键。本文基于结晶温度、结晶率和结晶矿相三个方面,总结了近几年国内外与无氟环保型保护渣结晶性能有关的研究现状,无氟保护渣的化学成分对其结晶性能的影响规律,提出了无氟环保型保护渣未来的研究方向和目标,即探寻无氟保护渣中可以代替枪晶石的主晶相以满足对控制传热的需求,为开发适用于高效绿色连铸生产要求的无氟保护渣提供理论依据。     

添加剂对无氟连铸保护渣性能影响的实验研究

在研究了国内外无氟连铸结晶器保护渣发展状况的基础上,优化实验配方,对无氟保护渣的熔化温度、熔化速度和粘度进行了实验研究。通过与传统的板坯连铸保护渣系的对比,实验结果完全满足现代板坯连铸的工艺要求。     

连铸工艺的无氟技术

连铸工艺产生的氟主要来源于连铸保护渣。氟的存在除涉及地球环境问题以外还对连铸本身和连铸机设备也有不良的影响 ,因此连铸工艺采用无氟技术是必要的。但是由于结晶器对凝固壳的吸热控制时不可避免地需要使用枪晶石 ,因此无氟问题一直没有得到解决。此番连铸无氟技术的确立 ,以保证保护渣的最佳粘度和最佳使用量为目的。所开发的无氟连铸保护渣使结晶器对凝固壳的吸热稳定 ,因此吸热变化小且均匀。连铸坯表面质量良好。还有明显降低成本的效果。其中一例是由于采用了无氟连铸保护渣 ,使得二次冷却水的水处理中和剂成本降低了 90 %。由于…     

连铸工艺的无氟技术

连铸生产过程中产生的氟主要来源于保护渣。氟的存在除涉及地球环保问题外 ,对连铸本身和设备也有不良的影响 ,因此连铸工艺采用无氟技术是必要的。但是 ,由于结晶器对坯壳的传热控制时不可避免地需要使用枪晶石 ,因此无氟问题一直没有得到解决。连铸无氟技术是以保护渣的最佳粘度和最佳使用量为目的 ,所开发的无氟连铸保护渣使结晶器对坯壳的传热稳定 ,波动小且均匀 ,连铸坯表面质量良好 ,并明显降低了成本。这是由于采用无氟连铸保护渣 ,使二冷水的水处理中和剂成本降低了 90 % ;还由于减轻了对连铸设备的腐蚀 ,使设备维护费用降低 ,喷嘴…     

特厚板连铸保护渣系列规划

 针对特厚板连铸工艺的特点,分析了传统的中厚板连铸保护渣与特厚板连铸保护渣的作用特征差异。根据不同钢种在结晶器内的凝固特性,对新钢特厚板连铸保护渣进行了系列规划,分为高碳钢连铸保护渣、包晶钢连铸保护渣、中碳低合金钢连铸保护渣3大类。在此基础上,提出了保护渣熔化温度、黏度、转折温度、结晶比例的控制范围。生产实践表明,设计的保护渣浇铸过程结晶器内状况良好,渣面无结团、结块现象,液渣层厚度合适,保护渣消耗量正常,铸坯表面质量优良,连铸生产工艺顺行。     

含Nb亚包晶钢异型坯连铸工艺研究

通过数值模拟、热模拟及工业性试验,优化了含Nb亚包晶钢异型坯连铸工艺,研制出了新型的含Nb亚包晶钢异型坯连铸用保护渣,解决了含Nb亚包晶钢连铸异型坯容易产生表面裂纹的技术难题,使含Nb亚包晶钢异型坯低倍一级品率达到94%以上,在此基础上开发出了海洋石油平台用H型钢、铁道车辆用H型钢、高强度H型钢桩等各种用途的热轧H型钢产品,产品性能优良,满足了用户的需求.     

低碱度高结晶率连铸保护渣的研究与应用

针对攀钢连铸 Q2 35 G等包晶钢生产中出现的铸坯表面裂纹问题 ,在调查分析裂纹特征及其产生原因的基础上 ,发现保护渣传热过强和保护渣流入不均是诱发角横裂产生的主要原因。通过对保护渣结晶特性的研究 ,开发出了低碱度 (Ca O/ Si O2 <1.0 )、高结晶率的新型包晶钢用连铸保护渣。工业试验表明 ,研制的保护渣具有良好的使用效果 ,所浇铸坯表面质量优良 ,铸坯裂纹较少 ,表面角横裂发生率降低到 4 .19% ,纵裂发生率为 3.4 2 % ,且保护渣润滑作用良好 ,未发生漏钢事故。     

含TiO2无氟保护渣的传热研究及生产实践

在对结晶器无氟保护渣熔粘特性研究的基础上,研究了结晶器无氟保护渣渣膜的传热.即在保护渣熔粘特性的基础上利用添加TiO2来降低和控制铸坯及结晶器之间的热传递.结果表明:采用碱度在0.95～1.05范围内、TiO2含量为2.5%的结晶器无氟保护渣,不仅可保证连铸生产所要求的正常渣耗和结晶器进出水温差,而且铸坯表面质量良好.     

含氟保护渣与无氟保护渣的传热机制研究

综述了传统含氟保护渣和无氟保护渣的传热机制研究现状,比较了目前传统含氟保护渣和无氟保护渣传热机制的研究成果.在此基础上,提出了以适当的比例混合加入Li2O、B2O3和TiO2等氟化物替代溶剂,可以配制出满足连铸用的无氟保护渣.合适加入量:w(Li2O)为2%,w(B2O3)为7%,w(TiO2)为6%.     

Study on Properties of Alumina‐Based Mould Fluxes for High‐Al Steel Slab Casting

During the continuous casting of high‐Al steel, the dynamic reduction of silica‐based mould fluxes by the aluminium in the steel leads to changes in their composition and physical properties. The alumina‐based mould flux has been suggested as an alternative to alleviate this reduction problem. However, until now, the smooth running of high‐Al steel continuous casting has been impeded by the lack of systematic investigation of properties of this slag. In this paper, the effects of typical components on the properties of alumina‐based mould fluxes are discussed. The experimental results show that: (a) an increase in F^? can reduce the viscosity while increasing the melting and break temperatures; (b) with increasing Li₂O, the viscosity, melting temperature, and break temperature first decrease and then increase; (c) with the addition of BaO, the viscosity, melting temperature, and break temperature remain at a low level, while a further increase in BaO causes a decrease in viscosity, an increase in melting temperature, and the stabilization of the break temperature; (d) BaO is favorable to stabilize the properties of mould fluxes for the dissolution of additional Al₂O₃; (e) the crystalline phases of the mould fluxes mainly contain 12CaO · 7Al₂O₃ and 11CaO · 7Al₂O₃ · CaF₂, and 12CaO · 7Al₂O₃ has great potential as a substitute for cuspidine.     

合金钢连铸结晶器保护渣的基本功能

分析了合金钢连铸结晶器保护渣对钢水的保温和避免钢液氧化功能、吸收夹杂物的能力、以及润滑铸坯和控制传热的功能。改善保护渣的保温性能，有利于减轻振痕缺陷和铸坯皮下夹渣，提高保护渣吸收夹杂能力，防止高合金钢连铸时的漏钢和减少铸坯夹渣缺陷；而协调保护渣传热与润滑的功能对避免粘结漏钢和减少铸坯表面纵裂纹和微裂纹有着不可低估的作用。     

攀钢连铸坯角横裂缺陷产生的原因与对策

对攀钢Q235G钢连铸坯出现的角横裂缺陷进行了调查分析，在此基础上确定了连铸保护渣是引起角横裂的主要原因。并对保护渣的配方进行了改进，通过试验，研制出了适合攀钢普碳包晶钢用的连铸保护渣，有效地控制了Q235G钢连铸坯角的横裂缺陷。     

稀土对连铸结晶器保护渣使用性能的影响

通过实验室和现场试用两方面对结晶器喂稀土丝后稀土对包钢方坯连铸现用高碳钢、低碳钢保护渣使用性能影响进行了研究。表明稀土对结晶器保护渣使用性能有一定影响,不同保护渣、不同钢种影响规律不尽相同。建议尽快进行稀土处理方坯低碳钢专用保护渣的研究开发工作。     

Thermal Response of Mould in High Speed Casting of Stainless Steel Billet

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Effects of crystallisation behaviour of mould fluxes on properties of liquid slag film

Abstract

During the continuous casting of medium carbon steel slabs, stable liquid slag film performance is necessary to ensure that the process runs smoothly. In this paper, the effects of mould flux crystallisation behaviour on the properties of leftover liquid slag films were examined. First, the compositions of the leftover liquid slags of high fluorine, CaO–SiO₂–TiO₂ and CaO–SiO₂–Na₂O based mould fluxes after a single crystalline phase was separated were calculated. Then, the viscosity, melting temperature, break temperature and degree of crystallisation of each leftover liquid flux were measured. The results revealed that the properties of leftover liquid slag films of CaO–SiO₂–TiO₂ and CaO–SiO₂–Na₂O based mould fluxes are not as stable as those of high fluorine films after crystallisation. This paper provides a new method for developing fluorine free mould fluxes and for determining the most suitable type of crystalline phase that should be utilised in the continuous casting of medium carbon steel slabs.     

Effect of substituting SiO2 with TiO2 on viscosity and crystallisation of mould flux for casting titanium stabilised stainless steel

Abstract

During casting of titanium stabilised stainless steel, a gradual increase in TiO₂ content in the molten mould slag from absorption of TiO₂ inclusions causes changes in properties of the mould flux, such as viscosity, solidification temperature and crystallisation behaviour. To simulate this effect mould fluxes were prepared with SiO₂ being substituted with 5 and 10%TiO₂ and viscosity and crystallisation behaviour studied. Experimental results indicate that the substitution of SiO₂ with TiO₂ leads to suppression of crystallisation of cuspidine and formation of perovskite in glass quenched from mould fluxes. The crystallisation tendency is reduced by the introduction of TiO₂. The high temperature viscosity of mould fluxes shows a decrease with increasing TiO₂. At lower temperature, the viscosity of mould fluxes with 10%TiO₂ is greater than that of TiO₂ free slag, which could be attributed to precipitation of solid particles.     

特殊组分对低氟保护渣凝固温度和结晶性能的影响

 氟含量过高的连铸保护渣不仅加剧伸入式水口的侵蚀，而且对连铸操作环境带来危害，为了降低保护渣中过高的氟含量，需要开发低氟或无氟保护渣。为避免保护渣中氟含量降低后性能指标的恶化，需要寻求氟化物的替代组分以协调保护渣各项冶金功能的正常发挥。为此，以高氟保护渣为参照点，设计了4组低氟连铸结晶器保护渣渣样。通过检测这些渣样的熔点、粘度、转折温度、结晶温度和结晶率，分析和比较实验数据发现，在不同碱度下，B2O3、Li2O、Cr2O3、TiO2均能部分替代渣中的CaF2，获得CaF2质量分数为45%的低氟保护渣。CeO2不能作为保护渣中CaF2的替代组分。     

萤石含量对连铸保护渣结晶性能的影响

通过热丝法得出保护渣连续冷却转变（CCT）和时间-温度转变（TTT）曲线,并用偏光显微分析和X-射线衍射分析方法研究了萤石含量（8%~16%）对碱度1.0的薄板坯连铸结晶器保护渣结晶性能的影响。结果表明,萤石含量每增加2%,保护渣的临界冷却速度平均增加2.5℃;同一冷却速度下,随保护渣中萤石含量的增加,结晶温度升高,结晶率增大,有利于提高界面热阻,控制渣膜传热,减少铸坯表面裂纹产生;因萤石含量超过14%时,渣膜中大量生成结晶矿物枪晶石,对连铸润滑要求较高的钢种,应控制萤石含量≤14%。     

外加液态保护渣连铸生产实践与前景展望

 外加液态保护渣可以提高铸坯质量和可浇性。在某厂板坯连铸机上,分别采用液态保护渣和固态保护渣进行多钢种浇注试验,对比液态保护渣和固态保护渣消耗量、结晶器温度分布、拉坯摩擦力及铸坯质量,并对液态保护渣的应用前景进行展望。结果显示,液态保护渣比固态保护渣消耗量增加60%左右,结晶器温度分布更均匀,连铸拉坯摩擦力降低约15%,铸坯质量有所提高。这说明在连铸过程中,液态保护渣使结晶器和铸坯间传热更均匀;液态保护渣润滑效果更好,可以提高铸坯质量。同时,有望不添加F-、Na+等有害离子,改善环保问题。