无氟板坯连铸保护渣的实验研究

在调查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实验研究.通过对实验结果的分析,得出添加剂影响保护渣的强弱顺序,并对添加剂影响保护渣性能的机理进行了论述.     

无氟连铸保护渣的研究现状及展望

传统保护渣中加入一定量的氟化物对其关键性能起着特殊的控制作用,但其中的氟却对现场工作人员、设备及环境带来巨大危害,因此开发绿色环保无氟连铸保护渣意义重大。本文阐述了氟在保护渣中的作用及其危害,总结归纳了目前国内外无氟保护渣的研究进展,剖析了现阶段存在的主要问题,指出从微结构角度系统研究保护渣冶金性能,完善保护渣制定原则理论依据,是无氟连铸保护渣工业化过程中亟待解决的关键问题。     

MgO和Li2O对预熔型无氟连铸保护渣熔化温度的影响

研究了MgO、Li2O对预熔型无氟连铸保护渣熔化温度的影响规律,测定了实验渣系的熔化温度。结果表明MgO质量分数在7．5％～9％、LiO2质量分数在1．2％～2％时,实验保护渣具有较适宜的熔化温度。熔融状态的连铸保护渣,绝大部分呈玻璃透明态,具有良好的玻璃态,能够提供较好的润滑条件。     

连铸保护渣物理性能测试系统的建立与应用

建立了保护渣检测实验室，完善了保护渣物理性能的实验检测手段。介绍了连铸保护渣冶金性能检测系统的组成、实验原理、实验方法以及对比实验结果。该测试系统稳定性好、精度高，该系统的开发为连铸现场提供了准确可靠的技术数据，达到了用科学的手段指导生产和综合评价保护渣的目的。     

结晶器含钛无氟保护渣的粘度和熔化特性

以CaO-SiO2-TiO2渣系为基础配制了含钛无氟结晶器保护渣,为建立和优化配置规律,通过实验测定熔渣的粘度和熔点,研究了含钛无氟保护渣熔化特性与助熔剂、TiO2含量及二元碱度之间的关系。结果表明:B2O3和碱金属Na2O、Li2O均能有效降低粘度和熔点,其中以B2O3作用最为明显;TiO2含量为6%时,粘度和熔点均呈最小值。在4%~10%范围内,MgO可降低粘度,但会使熔点升高;含量<3%时,MnO可降低粘度,含量超过5%则会同时使粘度和熔点增加。     

MgO、Li2O对预熔型无氟连铸保护渣熔化温度的影响

实验研究了MgO、Li2O对预熔型无氟连铸保护渣熔化温度的影响规律,测定了实验渣系的熔化温度。结果表明MgO质量分数在7.5%-9%、Li02质量分数在1.2%-2%时,实验保护渣具有较适宜的熔化温度。熔融状态的连铸保护渣,绝大部分呈玻璃透明态,这说明其具有良好的玻璃态,能够提供较好的润滑条件。     

对连铸保护渣设计的探讨

本文通过对连铸保护渣碱度、粘度、表面张力、熔点熔速、析晶温度等物性参数的分析总结,提出调整这些物性参数的方法,并根据实际连铸机设备条件及所浇钢种提出与之相适应的保护渣,最后对保护渣的发展进行了展望.     

连铸保护渣的试验研究与应用

本文介绍了连铸保护渣的原料选择及对保护渣性能的研究、现场试验和铸坯质量等情况，并分析了影响保护渣性能、熔化特性和铸坯质量的因素。     

高碳钢连铸保护渣的性能

为了研究高碳钢保护渣在连铸过程中的匹配性,对典型工业高碳钢保护渣的熔化、润湿、黏度、渣膜分布,以及传热性能进行研究。结果表明,4个高碳钢保护渣的开始熔化温度范围为1 110~1 129 ℃,润湿角范围为30.1°~37.8°,黏度范围为0.210~0.312 Pa·s,转折温度范围为1 046~1 130 ℃,渣膜的液态层比例为14.7%~18.9%。其中,1号高碳钢保护渣熔化温度较低(熔化区间1 110～1 345 ℃)、黏度较低(0.264 Pa·s)、渣膜液态层较高(比例为18.9%)、转折温度(1 059 ℃)和控热能力均适宜,表明该渣在高碳钢连铸结晶器中可以迅速熔化,形成足够的液态渣,并从弯月面渗入渣道,形成均匀的渣膜,从而润滑铸坯,避免黏结漏钢和裂纹等缺陷,保障高碳钢连铸的顺行。     

连铸保护渣性能研究进展

连铸保护渣性能直接影响钢材表面质量。本文综述了保护渣化学组成、保护渣矿物组成、保护渣熔化性能、保护渣熔渣池深度性能、保护渣熔渣的渗入和均匀性、高拉速连铸保护渣的研制、保护渣熔渣的黏度性能的研究技术成果及应用。     

坯壳导电性对电磁制动结晶器多物理场的影响

采用雷诺时均方法,标准k-ε模型研究电磁制动下凝固坯壳导电性对板坯连铸结晶器内流场和电磁场的影响。计算了3种不同工况,1—忽略凝固坯壳导电性,2—凝固坯壳电导率取定值,该值等于钢液电导率,3—凝固坯壳电导率随温度变化,并对比了3种工况下感应电流、洛伦兹力、焦耳热及速度分布。结果表明,相较于凝固坯壳绝缘的情况,坯壳导电时,上环流减弱,下环流增强,环流涡心区域扩大;洛伦兹力、感应电流密度、焦耳热最大值出现在水口和射流区域,在制动区域内数值较高,随着远离制动区域而迅速衰减;坯壳导电时,数值和分布范围较坯壳绝缘时均有明显提高;电磁制动下坯壳导电性影响显著,因此模拟计算时凝固坏壳的导电性不应被忽略;由于凝固坯壳电导率接近钢液,因此工况2、3差异微小,由凝固坯壳导电引起的流场、感应电流密度分布和焦耳热分布的变化在工况2下变化幅度略大于工况3。     

高拉速连铸结晶器的非正弦振动振幅

利用结晶器传热模型、热/应力模型和现场数据,建立了结晶器内液体摩擦力计算模型,利用该模型分析了某钢厂2.0m/min拉速下结晶器非正弦振动振幅对液体摩擦力的影响,给出了振幅选取原则和确定方法。结果表明:拉速一定时采用小振幅振动可限制最大液体摩擦力,增大保护渣耗量,减小负滑脱时间,随拉速提高应适当增大振幅,以改善振动效果;结合现场工艺,确定拉速2.0m/min时的适宜振幅为±4mm,拉速升至2.2m/min,振幅相应增至±4.5mm;保护渣膜厚度计算结果符合生产实际,为研究结晶器内润滑机理提供了条件。     

连铸坯拉速对结晶器卷渣现象的影响

高拉速连铸具有高效、低成本的特点,是未来连铸的发展方向。以常规板坯结晶器为研究对象,采用大涡模拟方法对结晶器内的卷渣现象深入分析。结果表明,在连铸坯拉速较低的情况下,结晶器流场较为稳定,钢液冲击速度较小,上返流速度较小,界面波动幅度不大。在高拉速的情况下,钢液冲击速度增加,渣金界面速度及卷渣数量明显提高。通过界面最大速度分析,建立了一个临界卷渣速度的计算准则,发现不同拉速情况下的临界卷渣速度是不一样的,造成这种现象的原因在于卷渣机理的不同。本模型对控制常规板坯高拉速连铸生产具有一定指导意义。     

不锈钢方坯连铸结晶器内钢渣界面行为的数值模拟研究

不锈钢方坯生产初期由于卷入保护渣而导致连铸坯内部出现大颗粒夹杂物,影响产品质量。卷渣与钢渣界面行为有较大关系,因此通过Fluent软件对不锈钢方坯浸入式水口在不同插入深度下的结晶器内钢液流场、钢渣界面行为进行了数值模拟。模拟结果显示：水口插入深度小于110 mm时,钢渣界面被严重破坏,结晶器保护渣会卷入钢液;水口插入深度大于130 mm时,钢渣界面处钢液速度过小,附近钢液的质量和热量更新速度慢,从而导致其温度较低,不利于保护渣均匀熔化。综合考虑后,现场生产时结晶器浸入式水口插入深度确定为（120±5） mm,显著提高了不锈钢方坯质量。     

方圆坯连铸结晶器锥度的测量及分析

在连铸过程中,结晶器锥度对提高连铸机的产量、改善铸坯质量、延长结晶器的寿命都起着决定性的作用。本文简要介绍了连铸中结晶器锥度的作用,分析了方坯及圆坯结晶锥度的设计原则,并以不同方坯及圆坯结晶器内腔尺寸测量数据为基础,分析了结晶器锥度在生产过程中存在的问题。     

连铸保护渣黏度测定条件

改善连铸比是提高生产效率和轧制成材率、节约能源以及降低成本的有效措施,也是反应钢厂冶炼水平的关键指标。中国冶金行业推荐连铸保护渣黏度标准——内柱体旋转法测试因试验方法的指导不明确,在实际工作中,导致测定结果波动较大。结合工作实际,对连铸保护渣黏度测试条件进行了试验。试验表明,当保护渣碳质量分数低于0.5%时,炉体恒温带长度满足生产要求,且恒温带温度波动低于3 ℃,指针稳固平行且旋转过程中始终与钼杆垂直,石墨头浸入熔体控制在10~20 mm,炉体密封,同时使用优良石墨干锅,测定结果稳定可靠。     

板栅连铸结晶器传热模型分析

传热过程决定着板栅连铸结晶器能否连续稳定地生产出合格质量的连铸板栅,根据热力学第一定律和傅里叶定律(热传导定律)对板栅连铸结晶器的热量传递进行了研究。依据板栅连铸结晶器实际结构简化模型,分别建立了冷却油、端盖以及空气稳态复合传热模型,高温铅液、连铸动模外筒以及冷却油的稳态复合传热模型,连铸动模内部冷却油的放热计算模型,进而建立了板栅连铸结晶器传热动态平衡方程;为了指导生产实际,建立了运行过程操作函数。通过板栅连铸结晶器传热过程的分析研究,对提高板栅连铸的连续稳定生产并实现板栅连铸结晶器的全自动温度控制具有一定的指导意义。     

Dissolution behavior of alumina in mold fluxes for steel continuous casting

Dissolution of alumina in various mold fluxes for steel continuous casting has been investigated by employing the rotating cylinder method. The weight loss of the rod, the dipping area and the immersed time were measured to determine dissolution rate of Al₂O₃. The dissolution rate increased with temperature of molten fluxes, the rotating speed of the rod and the addition of MgO, CaF₂ and Na₂O components in the mold flux. When the Na₂O content exceeded 5%mass, the dissolution rate was found to decrease. Intermediate compounds such as CaO·6Al₂O₃, CaO·2Al₂O₃ and 2CaO·Al₂O·SiO₂ formed at the Al₂O₃/flux interface and formation of three compounds was found to play important roles in the dissolution rate. In conclusion, the dissolution of Al₂O₃ was controlled not only by the mass transfer in the molten flux also by the formation of intermediate compounds on the interface.     

连铸机结晶器调宽结构设计优化

某钢厂连铸机结晶器调宽在使用过程中存在一些问题,包括零件腐蚀严重、连接螺栓易脱落、电机过载、精度不够等。造成以上问题的原因为保护套密封性较差、连接螺栓设计不合理、电机额定功率偏低、连接结构复杂。对原设计进行了优化。设计优化后的调宽机构通过一段时间的使用效果良好,不仅提高了精度,而且大幅降低了维护成本和备件材料费用。     

易切削钢连铸保护渣开发与应用

针对湘钢炼钢厂易切削钢轧后盘条裂纹缺陷严重的问题,系统分析并明确了缺陷成因,主要为保护渣不匹配所导致的铸坯表面缺陷的延伸。在此基础上,提出了开发应用较高黏度、较低熔速、较高热阻的专用保护渣的技术思路和解决方案。采用新型专用保护渣后,连铸坯表面质量良好,轧后盘条表面经热眼检测长裂纹消除,短裂纹缺陷数量由平均每盘0.95处降至0.06处。铸坯和轧后盘条裂纹缺陷得到有效抑制,表面质量大幅提升。