15CrMoG矩形坯保护渣优化实践

针对15CrMoG矩形坯出现的凹陷与纵向裂纹,设计了保护渣熔化温度、碱度、粘度等技术参数。将保护渣碱度由0.85调整到1.15,熔点由1 132℃调整到1 200℃,粘度由0.67 Pa·s调整到1.4 Pa·s,提高保护渣的析晶率,增大固态渣膜厚度,提高热阻,均匀稳定了传热;同时将保护渣熔速由70 s优化到32 s,控制振动参数,提高非正弦振动偏斜率,增大保护渣消耗量,改善润滑。通过保护渣理化指标和振动参数的优化,消除了铸坯表面凹陷与纵向裂纹。不良铸坯的精整处理比例大幅降低,减少了铸坯修磨工作量,提高了金属收得率。     

唐钢中厚板厂连铸保护渣结晶器渣膜矿相分析

为改善唐钢中厚板厂船板钢的浇铸条件以及铸坯质量,将现场所用保护渣A进行调整形成保护渣B。基于相图平衡计算,采用光学显微镜对保护渣A和B在结晶器内的渣膜进行观察,研究渣膜结构对保护渣润滑和传热的影响机制。结果表明,保护渣A析晶温度和析晶率较高,析晶矿相主要为导热系数大的黄长石,渣膜中存在不均匀分布的气孔,使得铸坯向结晶器传热较快且不均匀,并恶化铸坯润滑,导致发生黏结漏钢,且铸坯出现裂纹,轧材合格率为98.73%。而保护渣B析晶温度和析晶率相应有所降低,渣膜结构分层明显,存在玻璃层,析晶矿相有适量导热系数小的枪晶石,有少量气孔,能有效控制铸坯向结晶器壁的均匀传热,并保证润滑铸坯,避免了黏结漏钢,且显著减少了铸坯裂纹率,轧材合格率为99.65%。     

结晶器保护渣对300mm×360mm低碳钢连铸坯表面质量的影响和成分优化

钢厂使用原保护渣[/%:25.64CaO,22.72SiO₂,5.69MgO,8.29Al₂O₃,11.87(Na₂O+K₂O),5.49CaF₂,5.10BaO]生产的300mm×360 mm低碳钢连铸坯表面易产生网状裂纹。通过分析保护渣润滑性能与铸坯冶金质量之相关性和研究碱度、MgO和Al₂O₃对保护渣熔点的影响,CaF₂和碱土金属化合物含量对保护渣粘度影响,优化了保护渣的成分[/%:22.06CaO,23.63SiO₂,4.76MgO,8.29Al₂O₃,11.90(Na₂O+K₂O),2.32CaF₂,4.18BaO],应用结果表明,使保护渣液层的厚度由原保护渣的6~7.5 mm提高到7~10 mm,完全消除了连铸坯的网状裂纹。     

连铸保护渣渣膜矿相结构对不同钢种板坯冶金质量的影响

使用偏光显微镜,系统对比分析了邯郸钢厂超低碳钢SPHC(0.020%~0.055%C,70 mm板坯保护渣/%:33.14SiO₂,3.86Al₂O₃,3.88MgO,31.52CaO,8.27K₂O+Na₂O,7.55F^-1,3.93C)、包晶钢SS400(0.18%~0.22%C,70 mm板坯保护渣/%:29.62SiO₂,4.63Al₂O₃,2.05MgO,35.86CaO,10.43 K₂O+Na₂O,7.55F^-1,3.93C)和Ti微合金钢Q345B(0.15%~0.19C,0.04%~0.05%Ti,260 mm板坯保护渣/%:31.10SiO₂,5.21Al₂O₃,5.07MgO,35.46CaO,6.22K₂O+Na₂O,6.96F^-1,6.96C)对应的渣膜的矿相组成、结晶率和显微结构。结果表明,3种渣膜从铸坯至结晶器侧均呈现"结晶层-玻璃层"交替结构。SPHC钢渣膜有90%~95%的玻璃相,结晶相仅出现少量枪晶石,低结晶率有利于其润滑铸坯;SS400钢渣膜结晶率为55%~60%,析出较多的枪晶石和部分黄长石,有利于控制铸坯传热;Ti微合金钢Q345B渣膜结晶率略高于SS400钢,析出的黄长石、枪晶石和硅灰石能同时满足连铸对其润滑和控制传热的需求,可得到良好的铸坯质量。     

Na2O对超高碱度连铸保护渣性能的影响

 在包晶钢连铸过程中,裂纹类缺陷频繁出现。生产实践表明,采用结晶性能较强的保护渣可以有效减少纵裂纹的发生,但会恶化保护渣的润滑功能。近年来,超高碱度保护渣由于兼具开始结晶温度低、结晶速率快的特点,可以成功协调包晶钢连铸过程中润滑与传热的矛盾。但在超高碱度条件下,有关组分对保护渣结晶性能的影响研究不多,且相应的熔渣结构特征也鲜有报道。Na₂O作为保护渣中一种常见的组元,对调节保护渣性能具有重要作用。论文采用半球点熔化温度测试仪、旋转黏度计以及高温原位结晶性能测试仪分析了超高碱度下(综合碱度R=1.75)Na₂O对连铸保护渣熔化流动特性以及凝固结晶性能的影响规律和作用机制。研究结果发现,随着Na₂O含量增加,保护渣的黏度(1 300 ℃)、熔化温度、转折温度和结晶温度都呈下降趋势,结晶速率呈现先减小后增大的趋势,当Na₂O质量分数为6%时结晶速率最低。此外,研究还发现超高碱度保护渣中主要析出相为枪晶石(Ca₄Si₂F₂O₇),随着Na₂O含量进一步增加,渣中出现新的结晶相CaF₂和Na₂CaSiO₄F。     

小方坯连铸中碳钢铸坯表面缺陷与保护渣性能选择

首钢二炼钢160 mm×160 mm小方坯连铸使用高碳钢类型FRK-45型保护渣生产碳质量分数为0.35%~0.50%钢时,连铸坯表面出现大量的纵向裂纹和横向凹坑缺陷。通过降低连铸机拉速,提高保护渣的碱度,延缓保护渣熔化速度,改善铸坯坯壳与结晶器壁之间渣膜的传热等技术措施,使铸坯的表面缺陷得到了有效的控制。     

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.     

连铸保护渣对20Mn23AlV铸坯表面微裂纹的影响

 针对太钢采用连铸工艺并使用低碱度保护渣生产高锰钢20Mn23AlV铸坯表面存在的微裂纹问题,通过现场取样、渣-金反应等试验,结合金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段系统研究了表面裂纹的特征和形成过程,在此基础上研究了现有低碱度保护渣在使用前后的成分变化、熔点、黏度和传热等指标的变化情况。结果表明,生产过程中低碱度保护渣中的SiO2被钢液中的铝还原,导致液态渣成分发生变化,从而影响了坯壳与结晶器铜板之间的润滑和传热等性能,导致了高锰钢20Mn23AlV铸坯表面微裂纹缺陷。连铸生产钢液中含有强还原性元素（铝）时,应采用低SiO2质量分数的连铸保护渣,以减少高锰钢连铸坯表面微裂纹的产生,提高铸坯表面质量,实现高锰钢连铸生产顺行。     

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。     

板坯连铸用缓冷型保护渣

宝钢新建的3号板坯连铸机的产品以厚板厂为主要用户,断面尺寸为220、250、300 mm×(1 200～2 300) mm,并且以2 000 mm左右的宽板坯为主,铸坯内在质量和表面质量良好,但在220 mm厚铸坯的几种裂纹敏感的中碳亚包晶钢上发生了纵裂缺陷.为此开发了适合于裂纹敏感的厚板钢种用的连铸保护渣,该保护渣具有高碱度、高结晶性和低粘度的特点,高结晶性增大了渣膜的热阻,使铸坯在结晶器内得到缓慢冷却,从而减少了铸坯的纵裂发生率,低粘度使铸坯获得了适宜的润滑,确保了连铸生产的顺行.     

碱度对高速薄板坯保护渣结晶性能的影响

为解决薄板坯连铸在高拉速下坯壳表面纵裂纹较多的问题,通过提高保护渣碱度(B)的方式,增强渣膜的结晶性能,进而降低铸坯向结晶器的传热,促进坯壳均匀生长。研究过程中采用单丝热电偶技术、FactSage热力学软件以及数学模型计算等手段分析了高碱度对薄板坯保护渣结晶行为的影响,并揭示了其影响机理。研究结果表明,当碱度从1.60增至1.80时,保护渣的结晶温度区间增大,临界冷却速率提高,结晶活化能降低,说明提高碱度会促进保护渣结晶。同时,在碱度提高过程中,保护渣中晶体的形核和长大机制存在2种情况,分别是B=1.60时形核速率减小、界面反应控制条件下、以二维长大方式生长,以及B=1.70、1.75和1.80时形核速率减小、界面反应控制条件下、以三维长大方式生长。     

高拉速薄板坯连铸保护渣剪切变稀性质

 针对高拉速薄板坯连铸保护渣现场使用过程中卷渣风险加剧、黏结报警频发等问题,通过使保护渣产生非牛顿流体行为,从而有效解决上述问题。该种新型保护渣具有剪切变稀的特性,即在较低剪切速率下具有较高黏度、在较高剪切速率下具有较低黏度。基于现场数据,计算出高拉速薄板坯结晶器钢液面表面区域的剪切速率为10~90 s-1,结晶器弯月面及以下区域的剪切速率可达120~1 600 s-1。采用旋转圆筒法研究了Al₂O₃对保护渣剪切变稀性质的影响。采用Oswald-De Waele幂律模型对剪切变稀行为进行了定量分析。结果表明,随着Al₂O₃含量的增加,保护渣剪切变稀性质先增强后减弱,Al₂O₃质量分数为8.61%的试样剪切变稀性质最强,其流动性指数最低达到0.764 4。研究发现,非牛顿流体保护渣具有的剪切变稀性质能够满足在结晶器钢液面表面区域和弯月面及以下区域内对保护渣黏度的要求。基于高拉速薄板坯连铸的具体工艺参数,建立结晶器内多相耦合模型,通过模型计算发现,保护渣的剪切变稀性质增强不仅会明显降低剪切卷渣的风险,提高结晶器弯月面区域液渣流入的均匀性,而且在结晶器弯月面及以下区域具有更厚的液态渣膜,更容易实现全程液态润滑,同时提高了渣耗量,进一步剖析了保护渣剪切变稀性质的作用效果。本研究为开发非牛顿流体高拉速薄板坯连铸保护渣提供了理论依据。     

含钛型连铸保护渣性能及应用研究进展

 随着钢铁技术的进步和社会发展需求,钢铁企业正在研发和生产强度高、韧性好、抗腐蚀性强等各种类型的高质量特殊钢种。如何有效控制特殊钢种连铸生产工艺的稳定性是当前保护渣开发面临的共性难题。设计研发合理的保护渣化学成分、稳定其物化性能,以保证特殊钢种良好的铸坯质量是钢铁冶金领域科研人员关注的热点问题。为此,有关科研人员开展了大量的保护渣基础理论及应用研究,取得了一定的成效。大多数学者研究认为,在传统保护渣中添加一定量的TiO₂可以改善保护渣物化性能、提高吸附夹杂物的能力、阻止钢-渣界面反应、减少铸坯质量问题的发生。保护渣中TiO₂质量分数为4%~8%、碱度为1.1~1.3时,可以有效改善保护渣的熔化温度、黏度以及热流密度等物化性能,对渣膜结晶也可以起到促进作用,能基本满足高钛钢、高铝钢等特殊钢种的要求;含钛保护渣渣膜中的钙钛矿可以代替传统保护渣渣膜中的枪晶石,对保护渣的传热起着决定性的作用;含钛保护渣吸收钢水中夹杂物后,保护渣的物理性能保持稳定,并可以防止特殊钢水中的钛与保护渣发生界面反应而引起的铸坯表面“结鱼”等问题的发生;含钛型保护渣在某些特殊钢种中已进行初步探索应用并取得阶段性成果。关于渣膜中钙钛矿及其他矿物对含钛型保护渣传热的影响机理,如何更好地协调保护渣的基础性能与润滑传热机制之间的矛盾,实现含钛型保护渣在连铸工艺中的广泛应用,以满足连铸工艺优质高效稳定的生产需要,仍是冶金工作者进一步研究的主要课题。     

Understanding mould powders for high-speed casting

The development and application of mould powder for high-speed continuous casting of steel is described. For thin slab casting, the main requirements are proper powder melting, undisturbed slag infiltration, adequate strand lubrication and the control of mould heat transfer. For increased casting speeds i.e. up to 8?m/min, slag infiltration and in particular the control of mould heat transfer via crystallisation of the slag film becomes even more important. It was found that a low powder consumption and hence a thin slag film is no restriction for an undisturbed thin slab casting process. Given a stable casting process and machine condition, the mould powder properties are not as critical as widely assumed.     

Heat Flux Through Slag Film and Its Crystallization Behavior

An experimental apparatus for simulating copper mold is used to quantify the heat flux through the slag film and to obtain a solid slag for further determining its crystallization behavior. The result indicates that both the chemical composition of the mold powder and the cooling rate have an important influence on the heat flux through the slag film. With increasing the binary basicity, the heat flux of slag film decreases at first, reaches the minimum at the basicity of 1.4, and then increases, indicating that the maximum binary basicity is about 1.4 for selecting ＂mild cooling＂ mold powder. The heat transfer through the slag film can be specified in terms of the crystalline ratio and the thickness of the slag film. Recrystallization of the solid slag occurs and must be considered as an important factor that may influence the heat transfer through the solid slag layer.     

中碳钢板坯保护渣性能优化及提高拉速工业试验研究

 通过提高保护渣碱度以及渣中CaF2和Li2O含量,对中碳钢板坯用保护渣进行了优化,并采用优化的保护渣进行了提高拉速工业试验。结果表明：优化的保护渣具有较高结晶温度、较低的粘度和熔点;试验过程中,采用优化的保护渣液渣层厚度平均增加约2 mm,单耗增加0.03 kg/m2;采用优化的保护渣在1.5 m/min拉速下和采用原渣在1.3 m/min拉速下浇铸时,结晶器传热强度、传热的稳定性以及浇铸出的铸坯质量等项目水平相当。     

薄板坯连铸无取向电工钢用保护渣的研究

针对薄板坯连铸无取向电工钢钢种及相应的结晶器保护渣特点,分析了保护渣理化性能与无取向电工钢增碳及浇注过程中结晶器热流的关系.研究发现,通过降低渣中配碳量(w(C)＜2%),并控制液渣层厚度保持在5～10 mm等方法,可有效防止保护渣引起的增碳;通过调整保护渣理化性能即降低保护渣的碱度和熔化温度的方法,可以提高无取向电工钢浇注过程中的结晶器热流,获得能够实现浇注过程中热流稳定、不引起增碳、板卷质量良好的无取向电工钢结晶器保护渣理化性能指标.