不锈钢连铸保护渣物理性能的研究

摘自冶金部钢铁研究总院研究生郭亭虎的硕士学位论文,导师:赵施格教授级高工、孙长悌高级工程师。 连铸不锈钢的主要问题之一是浇铸过程中Ti、Cr等氧化物进入保护渣中,从而恶化保护渣原有的性质。本文针对不锈钢连铸的特点,研究Cr_2O_3、TiO_2、B_2O_3对siO_2-CaO-Al_2O_3-CaF_2-Na_2O五元渣系粘度     

不锈钢连铸保护渣物性的研究

根据连铸不锈钢的特点,研究了Cr_2O_3、TiO_2、B_2O_3对保护渣粘度和半球点温度的影响,并从理论上给予解释。     

连铸含铝钢中Al2O3夹杂与结晶器保护渣的作用

本文综述了含铝钢连铸坯中Al_2O_3夹杂物的来源、危害及减少夹杂的措施,强调了使用性能良好的连铸保护渣的重要性,特别指出含铝钢连铸保护渣吸收Al_2O_3夹杂物能力要强。通过分析,目前使用的含铝钢连铸保护渣的组成特点表明,低含铝钢连铸保护渣适应连铸工艺的能力较差,有必要改进和提高;而高含铝钢连铸才起步,对保护渣还需作大量深入细致的理论和实验研究,为获得无清理的铸坯创造条件。     

CaO-Al2O3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究

以L25(65)正交试验为基础配置CaO-Al_2O_3基保护渣,研究了不同组分对高铝高锰钢保护渣理化性能的影响。结果表明,不同组分对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣熔化温度的影响均是随其含量的增加,熔化温度降低,对熔化温度影响的主次顺序为Li_2ONa_2OB_2O_3BaOCaF_2MgO;各不同组分在一定含量范围内,对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣黏度整体上均有降低的作用;结晶难易程度由难到易的顺序依次为3#、4#、23#、19#、20#及5#保护渣;利用热力学软件计算得到冷却析出物质中,大部分都含Ca_3B_2O_6,而该物质熔点比较低,且玻璃形态好,不易结晶,可以满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。     

CaO-Al_2O_3基连铸保护渣对Al_2O_3溶解行为的研究

采用旋转柱体法,研究了高铝高锰钢连铸过程中CaO-Al_2O_3-B_2O_3渣系对Al_2O_3的溶解行为,考察了Al_2O_3棒直径、温度和保护渣成分对Al_2O_3溶解行为的影响。结果表明,在一定时间内,1 300℃下,同种保护渣中Al_2O_3的溶解量随Al_2O_3直径的增大而增加;在一定直径和保护渣成分情况下,Al_2O_3的溶解量随温度的升高而增加;在一定直径和温度(1 300℃)下,2#渣中Al_2O_3的溶解量最大;Al_2O_3的溶解速率在熔渣液渣面处最大。此外,在保护渣吸收Al_2O_3能力及吸收后性能稳定性方面,2#渣优于其他三种保护渣。     

连铸保护渣分熔倾向度的测定方法及CaO-SiO_2-Al_2O_3-Na_2O-CaF_2系分熔倾向度数模

连铸保护渣,一般都是多种物料的粉状机械混合物,在受热熔化过程中,这种保护渣会发生分熔,从而造成不均匀成渣。 本文提出一种检测连铸保护渣分熔倾向度的方法,并依此法为CaO-SiO_2-Al_2O_3-Na_2O-CaF_2系连铸保护渣建立了一个分熔度的统计数学模型,可以用该模型来预报该类连铸保护渣的成渣均匀性。     

保护渣的成分对连铸渣和连铸生产的影响

保护渣的成分对所形成的连铸渣的性能的影响的知识是选择合适的连铸保护渣的基础。西德赫施钢铁公司利用生产中使用的标准保护渣实验研究了不同的保护渣成分对熔炼温度和渣的粘度的影响。实验目的在于发展板坯连铸机所使用的连铸保护渣。重点研究了助熔剂 Na_2O 和 CaF_2、碱度 CaO/SiO_2以及较高的 Al_2O_3含量的影响。利用模拟连     

不锈钢(304HC)浇铸过程保护渣成分变化及其对渣性能影响

通过不锈钢(304HC)连铸过程中对结晶器内液渣现场取样、分析,探索了结晶器内渣-钢界面化学反应及钢中杂夹的吸收造成渣成分的变化,及其对熔渣性能的影响.研究表明,渣中Al2O3、Cr2O3含量有所增长,F减少,碱度下降,并造成保护渣使用性能发生变化,粘度有波动、凝固温度升高及结晶率下降.研究结果为更合理地设计不锈钢连铸保护渣配方,进一步降低不锈钢铸坯表面缺陷提供了依据.     

高速连铸用保护渣

论述与高速连铸密切相关的保护渣技术,指出高速连铸与常速连铸用保护渣在其物性上有较大差异。高速连铸保护渣应具有较低的粘度,较低的结晶温度,较低的软化及熔融温度、合适的碱度和较快的熔化速度。配制高速连铸保护渣时应限制CaF_2、Na_2O的加入量,适当添加BaO、B_2O_3、Li_2O、K_2O、MgO等的助熔剂是有益的。     

先进高强度钢连铸保护渣的发展与展望

在先进高强度钢连铸过程中,钢液中的Al会与传统CaO-SiO_2系保护渣发生渣钢反应导致保护渣性能恶化,从而影响连铸的顺行。因此,学者针对传统CaO-SiO_2系保护渣进行了设计和优化,并提出了以CaO-Al_2O_3系为基础的新型保护渣。系统地总结了反应型渣与非反应型渣的发展现状,为今后高强度钢连铸保护渣的设计和优化提供技术指导和研究方向。     

连铸保护渣的化学分析方法

本文对预熔型连铸保护渣的化学分析方法进行了探讨。进行了氟对各化学成分分析的影响程度以及消除氟的影响的方法试验,进行了用离子选择性电极法测定氧化钾、氧化钠和氟的条件试验。确定了连铸保护渣中SiO_2,Al_2O_3,Fe_2O_3,CaO,MgO,K_2O,Na_2O,F的化学分析方法。     

高速连铸用保护渣

本文论述了与高速连铸密切相关的保护渣技术。指出高速连铸与常速连铸用保护渣在其物理性能上有较大差异。高速连铸保护渣应具有较低的粘度,较低的结晶、软化及熔融温度,合适的碱度以及较快的熔化速度。配制高速连铸保护渣时应限制CaF_2,Na_2O的加入量,适量添加BaO,B_2O_3,Li_2O,K_2O和MgO等助熔剂是有益的。     

高铝钢用低反应型保护渣成分对其黏度的影响

汽车轻量化有助于保护环境、节约能源,高铝钢有利于减轻汽车质量同时维持强塑性。但由于连铸过程中传统结晶器保护渣界面反应的制约,高合金钢铸坯质量和操作流畅性受到很大影响,引起裂纹、漏钢等问题。不仅会造成安全事故,还会增加成本。低反应型CaO-Al_2O_3系保护渣相对于传统保护渣,SiO_2质量分数在6%～10%之间,[Al]和(SiO_2)渣钢界面反应程度显著减弱,具有提高铸坯质量和确保操作顺行的潜力。设计此类保护渣时应该考虑渣钢界面反应、渣中元素向钢液中富集对铸坯质量的影响以及可能的结晶相种类。探讨了低反应型保护渣中成分对黏度变化机制的影响,即熔渣结构的变化、渣系过热度的变化和结晶相的变化。分别讨论了CaO/Al_2O_3、B_2O_3、Na_2O、Li_2O和CaF_2在CaO-Al_2O_3渣系中的作用,旨在为满足高铝钢连铸生产的新一代低反应型保护渣系的设计与优化提供思路与便利。     

马氏体不锈钢板坯连铸保护渣研制与应用

 由于钢种特点,连铸马氏体不锈钢板坯容易产生裂纹缺陷,影响生产节奏和修磨效率;同时,由于采用通用型保护渣,也无法针对马氏体不锈钢板坯质量问题做出进一步改进。因此,尝试马氏体不锈钢板坯连铸保护渣的国产化研制和使用,通过保护渣碱度、CaF等的不同范围与保护渣结晶、黏度性能的关系研究,确定采用高碱度、低黏度、高结晶性的保护渣设计原则,并由此得出了适应马氏体不锈钢板坯连铸的保护渣设计方案。实际使用过程中,板坯纵裂率下降幅度达到30%,证明了马氏体不锈钢连铸板坯保护渣设计和研制的合理性和可行性。     

E2钢连铸结晶器保护渣的研制

本文叙述了W—7、W—9、W—18三种连铸保护渣的熔化温度、粘度及吸收Al_2O_3夹杂物的能力等理化性能并用W—7、W—9作为E_2钢连铸结晶器保护渣,在立式连铸机上进行了工业试验,获得了表面质量良好的连铸坯。     

E2钢连铸结晶器保护渣理化性能的研究

本文详细研究了W-7、W-9、W-18三个连铸保护渣的熔化温度、粘度及吸收Al_2O_3夹杂物能力等理化性能,并用W-7、W-9作为E_2钢连铸结晶器保护渣。在重铜三厂立式连铸机上进行工业性试验,获得了表面质量良好的E_2钢连铸坯。     

基于差热分析对CaO-SiO_2-Al_2O_3系保护渣结晶动力学的研究

在高铝钢的连铸过程中,CaO-SiO_2系保护渣在与钢中的[Al]反应过后转变为CaO-SiO_2-Al_2O_3系保护渣,同时液渣结晶能力增强,润滑效果变差。为了控制钢渣反应后形成的CaO-SiO_2-Al_2O_3系保护渣的结晶行为,利用差热分析研究了保护渣的非等温结晶动力学,基于Avrami方程及Friedman法分析了Li_2O及Na_2O的加入对保护渣的结晶速率、晶体生长方式,及有效结晶活化能的影响。结果表明,Li_2O的加入在降低保护渣结晶温度的同时使结晶速率变慢。此外,Li_2O的加入可以降低保护渣的有效结晶活化能,这表明Li_2O的加入可以使保护渣的结晶变得更容易。当渣中含有8%Na_2O时,Li_2O的加入促进了渣膜中12CaO·Al_2O_3的生成,导致固态渣膜的结晶比升高,这有可能对保护渣的润滑效果带来不利影响。     

CaO-Al_2O_3基低反应性保护渣熔化及流动特性的成分控制区域研究

传统CaO-SiO_2系保护渣在浇铸高锰高铝钢时,渣中SiO_2易被钢中Al还原,造成保护渣成分改变和性能恶化,危害铸坯表面质量和连铸过程顺行。为了抑制钢-渣反应,旨在减少渣中氧化性组分的低反应性,CaO-Al_2O_3基渣系是重要选择方向。在评估高锰高铝钢凝固特性和传统反应性保护渣基础上,提出了低反应性保护渣基本性能要求,并采用单纯形法设计了CaO-Al_2O_3基保护渣系的试样组成。通过测试实验渣样的熔化特性和流动特性,获得了5组低反应性连铸保护渣熔化流动特性的成分控制区域。典型区域基本性能为:熔化温度(半球点温度)900～1 100℃,1 300℃的黏度0.1～0.2 Pa·s,转折温度900～1 150℃。     

低碳钢板坯连铸结晶器用无氟保护渣的研制与应用

通过在低碳钢板坯连铸结晶器用保护渣中加入含B_2O_3的低熔点助熔剂材料,代替保护渣中的氟、钠,减小氟化物在连铸过程中的危害,设计保护渣的物理指标中碱度为1.15～1.25,熔点为1 045～1 105℃,黏度0.25～0.45 Pa·s,氟含量为零,固定碳含量在2.5%左右。该类保护渣在低碳钢连铸中的使用效果良好,降低了氟对环境和操作人员身体的危害,同时提高了浸入式水口的使用寿命以及铸坯表面质量。     

高铝钢连铸保护渣的研究现状

针对高铝钢连铸过程中保护渣Al2O3含量显著增加的特点,介绍了浇铸过程中连铸保护渣Al2O3的来源及其对性能的影响以及连铸保护渣吸收Al2O3的研究。通过总结国内外近年来关于高铝钢连铸保护渣的研究现状指出,现用高铝钢连铸保护渣主要采用低Al2O3、高SiO2组分且使用过程中有大量渣条产生,并使铸坯表面产生较深的凹痕;而高Al2O3、低SiO2组分可以稳定高铝钢浇铸过程中保护渣成分和性能变化,并可用于高铝钢保护渣的研制。