包晶钢连铸保护渣固渣膜凝固密度演变研究

连铸保护渣固渣膜凝固结构及演变对保护渣控制传热至关重要。选取生产现场应用的高碱度及超高碱度保护渣,使用小尺寸大宽厚比水冷铜探头获取了不同液渣温度及凝固时间下的渣膜,检测了不同条件下获得固渣膜的密度演变规律,并使用密度演变法评价了渣膜凝固生长的稳定性及渣膜凝固析晶规律。固渣膜密度演变结果与渣膜结构对应较好,使用密度法评价得到的固渣膜凝固稳定性与对应保护渣的现场使用状况符合。     

包晶钢连铸保护渣固渣膜生长及成分偏析试验

 保护渣渣膜的形态及性能对提高连铸坯质量及稳定连铸生产起着至关重要的作用。采用改进型水冷铜探头冷凝获取不同探头浸入时间下的包晶钢保护渣固渣膜,通过光学显微镜及SEM观察方法检测及评价保护渣渣膜的内部结构特性,并结合SEM-EDX检测了渣膜不同部位各主要成分的偏析情况,分析了渣膜凝固过程中凝固前沿元素的偏聚规律。研究结果表明,本渣系及试验条件下,保护渣渣膜主要晶体为枪晶石与三斜霞石;枪晶石凝固析晶过程中凝固前沿成分变化促进了三斜霞石等高熔点相在渣膜凝固前沿与枪晶石混合析出,使得固渣膜厚度迅速增加。     

低碳钢连铸保护渣固态渣膜显微结构分析

研究了低碳钢铸坯出现事故时以及调整保护渣化学成分后两种渣膜的显微结构,分析了事故原因,并提出通过控制固态渣膜的结构和结晶矿相来提高渣膜的润滑和传热性能,改善铸坯质量.低碳钢连铸保护渣应具有好的导热性和低的结晶率,所以应降低渣膜结晶率,增大玻璃化倾向,并且要避免钾钠长石、斜长石、霞石、枪晶石等高熔点矿物析出,从润滑性和导热性统一优化考虑,出现硅灰石、黄长石是比较好的.加入B2O3和LiO2后,渣膜中晶体尺寸减小,玻璃化倾向增大,使铸坯质量明显改善.     

高速连铸结晶器内的保护渣膜

连铸结晶器中形成的保护渣膜在润滑与传热方面起重要作用,但渣膜的厚度和结构还没有完全被人们所了解。本次研究中,保护渣膜试样是取自浇铸结束后连铸结晶器内,保留浇铸期间所处位置的渣膜。通过此次试验,清楚了结晶器内弯月面处保护渣膜的厚度。根据显微镜下对渣膜截面的观察,研究了渣膜的结构,即渣膜的结晶情况。此外,基于上述观察结果,研究了结晶器内通过渣膜的传热现象,得出以下结论： （1）确认结晶器内保护渣膜的厚度约为1mm。玻璃层为连铸中钢水顶部的熔融保护渣,浇铸结束后成为薄膜,将其假定为浇铸期间的保护渣膜。 （2）按结晶器保护渣消耗量可估算出浇铸期间渣膜中的液渣层厚度。 （3）弯月面处渣膜约1mm厚时,辐射及传导的总热阻与渣膜和结晶器之间的界面热阻相等。 （4）文中提到的界面热阻可能大于实际浇铸中结晶器的热阻。原因可能是由于这些热阻是在无钢水压力情况下测得的,实际结晶器内的界面热阻似乎较小。     

亚包晶钢板坯连铸保护渣凝固结晶行为的研究

对≤1.3 m/min常规拉速(TCaO/SiO₂=1.19)和≥1.5 m/min高拉速(TCaO/SiO₂=1.40)0.07～0.10C亚包晶钢板坯用两种保护渣(%:2.54～3.0Al₂O₃、7.34～8.35Na₂O、8.83～8.87F、0.79～3.00Li₂O)降温凝固过程中结晶特性以及结晶对熔渣粘度的影响进行了研究,得出高拉速保护渣在凝固之前有明显的结晶行为,结晶矿相主要为枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF₂);常规拉速保护渣在凝固温度以上时,没有明显的结晶现象。与常规拉速保护渣相比,高拉速保护渣完全凝固后晶粒粗大,组织中有大量空隙,有利于增加渣膜热阻,减缓结晶器传热。TCaO/SiO₂=1.40保护渣在结晶温度以上时,具有较低的粘度,有利于结晶器润滑;结晶温度以下时,粘度迅速增加,有利于增加固渣膜厚度,减缓结晶器传热。     

包晶钢连铸用保护渣性能优化

针对包晶钢的凝固特点,分析了浇注包晶钢用保护渣应具备的理化性能,并结合国内某厂情况,优化了其连铸用保护渣的理化性能,现场使用效果良好,能够为浇注包晶钢合理选择保护渣提供理论指导。结果表明,该钢种保护渣应具有合理的粘度、液渣层厚度〉10 mm、较高的结晶温度和适宜的熔化温度及熔速。     

硅灰石对连铸保护渣结晶性能的影响规律

以水泥熟料、工业矿物为主要原料,实验室配制保护渣,运用工艺矿物学方法,研究硅灰石对保护渣结晶性能及对应渣膜矿相结构的影响规律。结果表明:同一冷却速率下,随硅灰石含量的增加,试验渣的结晶温度逐渐降低;硅灰石每增加2%,临界冷却速度平均下降2℃/s;结晶孕育时间随硅灰石含量的增加而延长,利于铸坯的润滑。试验渣中硅灰石为11%~19%时,对应渣膜的结晶率均在80%以上,结晶矿物为枪晶石和硅灰石;原料中硅灰石11%~15%时,渣膜中两种结晶矿物的含量相当;硅灰石≥17%时,渣膜主要析出硅灰石,枪晶石含量明显减少,黏度增加幅度不大,但热流密度显著增大,不利于控制传热。为达到保护渣传热与润滑的统一,建议保护渣中硅灰石含量不大于15%。     

高速连铸用结晶器保护渣的研究

结晶器保护渣在很大程度上决定了钢连铸工艺的稳定性。已采用高温X射线衍射以及保护渣X射线衍射和显微技术研究了致使结晶器保护渣熔化和结晶器渣凝固的工艺。研究发现,在加热期间,某种保护渣在熔化发生前显示出独特的相态关系顺序。在冷却和凝固过程中,会形成一种或多种晶相。在对Corus薄板坯连铸机上获得的渣圈和渣膜进行分析后也证实了这种高温性能方面的发现。最后,本文将结晶器保护渣的详细性能加之一些计算与薄板坯连铸机的工厂数据进行比较。本次研究结果不仅能使我们更好地了解薄板坯连铸机结晶器保护渣的功能,而且还能用于当前或更高铸速的结晶器保护渣的设计指导之中。     

连铸保护渣的结晶过程

 连铸保护渣在结晶器内的结晶行为无法直接观测。为了模拟保护渣在结晶器内的结晶行为,采用热丝法研究保护渣在高温下等温和连续冷却下结晶性能,直接观察保护渣析晶的全过程,发现温度影响析出晶体的形貌和结晶率。绘制保护渣TTT曲线和CCT曲线,表征保护渣析晶行为与时间、温度的关系。在冷却速率5~25 ℃/min范围内,DSC法测定保护渣结晶温度下降110 ℃;在冷却速率6~30 ℃/min范围内,热丝法测定保护渣结晶温度下降86 ℃。     

高速连铸结晶器保护渣渣膜凝固结晶组织研究

研究了薄板坯连铸结晶器保护渣渣膜的凝固组织结构、矿相组成、析晶率,分析了固态渣膜结构对铸坯传热的影响以及通过控制渣膜凝固结构提高连铸表面质量的途径。     

宽厚板包晶钢的保护渣

针对包晶钢的凝固特性,研发了高碱度、高结晶速率、低结晶温度及低热流密度保护渣,并在宝钢3^#连铸机上进行了试验研究.现场试验四个浇次的结果表明,使用改进渣的试验流铸坯无纵裂发生,而使用原渣的对比流铸坯裂纹率达到5%.优化保护渣有效防止了铸坯表面纵裂的发生.     

低碳钢薄板坯高速连铸保护渣研究与优化

 针对低碳钢薄板坯高速连铸过程中保护渣液渣层过薄、黏结报警频发、铸坯表面纵裂纹过多等问题,在充分考虑高拉速下低碳钢凝固收缩特性的基础上,确定了保护渣润滑与传热性能的优化方向并开展了工业试验。将保护渣碱度从1.10提高到1.30,Li₂O质量分数从0.57%提高到1.06%,Na₂O质量分数从5.48%提高到8.16%,碳质量分数由7.71%降低到6.72%。对2种保护渣的流变性能和渣膜3层结构进行了深入研究,发现优化后保护渣渣膜中的液渣层比例增加,渣膜润滑系数α增大;同时,渣膜中的结晶层比例也有一定程度的提高,渣膜热阻系数β增大,从而使保护渣的润滑性能和控制传热能力均得到改善。从矿相分析结果看出,保护渣碱度的提高在一定程度上会促进硅灰石的析出,导致渣膜结晶率提高、热阻增大,进而起到控制传热的目的。生产实践表明,在拉速提高后,使用新型保护渣基本避免了黏结和裂纹的产生,生产效率和铸坯质量均得到显著提高。     

高强度低合金钢保护渣黏度和结晶温度的优化

连铸时结晶器保护渣的黏度、结晶温度会对钢坯质量产生较大影响,采用旋转柱体法、黏温曲线分析法并结合扫描电子显微镜,研究了马鞍山钢铁股份有限公司3种不同保护渣的黏度、结晶温度。结果表明,马钢二炼钢厂生产Q420B铁塔用角钢的结晶器保护渣1 300℃时黏度0.298 Pa.s,结晶温度约1 180℃,为三者中最低。为降低卷渣情况和提高钢材质量,将黏度提高到0.35 Pa.s左右,并适当调节碱度使结晶温度升高,生产中卷渣及裂纹情况得到了较好的控制。     

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。     

IF钢用连铸保护渣研制

结合攀钢IF钢连铸工艺条件,研究了碱性材料、熔剂对保护渣熔化性能的影响和熔速调节剂配加模式,设计出了保护渣配方.工业试验表明,研制的预熔保护渣用于IF钢浇铸时,在结晶器内熔化良好,试验铸坯表面无清理率达到98.5%,铸坯增碳控制在2×10-6左右(质量分数).     

连铸振动结晶器内液态保护渣消耗机理

通过引入材料学中变截面悬臂梁理论,计算了连铸结晶器弯月面以下初凝坯壳受力,分析了结晶器正弦振动条件下初凝坯壳变形行为,并阐明液态保护渣消耗机理.结果表明,保护渣消耗于正滑脱中后期至下一个正滑脱前中期,包括整个负滑脱时期,负滑脱中期渣道宽度是保护渣消耗的限制性因素.通过增大黏度、振频和振幅使负滑脱时期内保护渣消耗量降低,从而增大了正滑脱时期内渣耗占整个周期内渣耗的比重,使正滑脱时期成为保护渣的主要消耗期.反之,负滑脱时期为保护渣主要消耗期.     

304不锈钢连铸过程中结晶器渣圈形成机制

 在连铸过程中,结晶器易结渣圈是造成铸坯产生缺陷的主要原因之一。对304不锈钢板坯连铸过程中结晶器保护渣原渣、距开浇60 min时的液渣和渣圈的化学组成、理化性能、结晶矿相以及渣圈形貌结构进行对比分析。结果表明,连铸过程中TiO2和Cr2O3从钢液进入液渣生成高熔点氧化物,使液渣和渣圈的完全熔化温度和黏度显著增大,碱度、转折温度降低。液渣与渣圈的物相以枪晶石和钙铝黄长石为主。高熔点相钙铝黄长石的大量析出以及TiO2和Cr2O3进入液渣使液渣黏度增大是渣圈形成并长大的重要原因。     

Simulation of thermal behavior during peritectic steel solidification in slab continuous casting mold

Thermal behavior of the solidifying shell in continuous casting mold is very important to final steel products.In the present work,one two-dimension transient thermal-mechanical finite element model was developed to simulate the thermal behavior of peritectic steel solidifying in slab continuous casting mold by using the sequential coupling method.In this model,the steel physical properties at high temperature was gotten from the micro-segregation model withδ/γtransformation in mushy zone,and the heat flux was obtained according to the displacement between the surface of solidifying shell and the hot face of mold as solidification contraction,the liquid-solid structure and distribution of mold flux,and the temperature distribution of slab surface and mold hot face,in addition,the rate-dependent elastic-viscoplastic constitutive equation was applied to account for the evolution of shell stress in the mold.With this model,the variation characteristics of surface temperature,heat flux, and growth of the solidifying shell corner,as well as the thickness distribution of the liquid flux,solidified flux,air gap and the corresponding thermal resistance were described.