连铸稀土钢用结晶器保护渣

论述稀土钢连铸的特点及其结晶器保护渣的特性，提出改善连铸稀土钢用结晶器保护渣使用性能的措施。对提高稀土钢连铸坯质量具有一定的意义。     

中碳高硅高铝钢回火过程石墨析出动力学

通过光学显微镜、扫描电镜及石墨粒子生长动力学方程对中碳高硅高铝钢回火过程组织及石墨粒子的析出行为和形核长大机制进行了系统研究。结果表明,中碳高硅高铝钢在680℃回火2、5和8 h后的石墨粒子总密度分别2539、4791和6405个/mm²,对应的石墨粒子平均尺寸分别为1.30、1.80和1.90μm。在680℃回火过程中,石墨粒子主要在铁素体晶界形核,其临界形核尺寸约为0.6 nm,在铁素体中的长大行为遵循Ostwald熟化规律,熟化速率为29.38 nm·s^-1/3。     

钢渣反应对高钛钢保护渣物化特性的影响

针对高钛钢连铸过程中钢渣反应及反应前后保护渣性能变化的问题,以高钛钢连铸保护渣为研究对象,通过实验室钢渣反应研究了钢渣的反应性,并对比了2种不同TiO₂含量的连铸保护渣与高钛钢反应前后组分和性能的变化。试验结果表明,在钢中钛质量分数为0.68%时,保护渣中的TiO₂质量分数由10%增加到15%,钢渣间均存在着钢中钛与保护渣中氧化物组分的反应,但TiO₂含量的增加明显抑制了钢渣反应的进行;钢渣反应前后保护渣熔点、黏度和转折温度略有增加;研究的高钛钢保护渣结晶矿相主要为LiTiO₂和BaTiO₃结晶相,钢渣反应对保护渣的主要结晶矿相种类影响较小。     

高速连铸保护渣结晶特性的研究

对高速连铸保护渣中Ｌｉ２Ｏ,ＭｇＯ,Ｎａ２Ｏ,Ｋ２Ｏ,Ａｌ２Ｏ３ｔ Ｆ＾－对保护结晶特性的影响进行了实验研究和理论分析,结果表明,Ｌｉ２Ｏ含量为２％时结晶温度,结晶率最低;碱度提高,使结晶温度提高,结晶率增大;随着Ｎａ２Ｏ的加入量增大,结晶温度降低,结晶率增大,在５％－１１％范围内,提高ＭｇＯ含量,保护渣的玻璃性得到改善,结晶矿物颗粒变小。     

连铸用结晶器保护渣结晶过程分析

结晶器保护渣对铸坯质量、润滑、传热等起着重要的作用。故用黏度不适合的保护渣不仅影响铸坯质量，而且会造成拉漏。实践表明，为了控制熔化速度，混有碳的保护渣，其测量的黏度值与实际的有差别。”     

连铸保护渣化学成分对结晶温度的影响

采用二次回归正交设计研究保护渣中碱度R、Na2O、F、MgO、Al2O3含量对结晶温度的影响。并提出一回归方程。结果表明：R、F提高结晶温度,Na2O3、MgO、Al2O3则降低结晶温度,其中以Na2O、F为主。渣中低含量成分中,对结晶温度都有不同程度的降低,ZrO2、SrO则作用不大。     

中碳合金钢连铸保护渣结晶性能研究

在连铸过程中,适宜的保护渣理化性能是保证连铸工艺顺行和提高铸坯质量的重要条件。在浇注裂纹敏感性钢种的过程中,保护渣发挥的一个重要的作用就是控制铸坯与结晶器之间的传热,而在渣膜结构中,结晶层的厚度对结晶器内的传热速度和传热均匀性均有重要影响。针对裂纹敏感性钢种-中碳合金钢所用保护渣的结晶性能进行了研究。结果表明:中碳合金钢保护渣的结晶温度应控制在1 050℃范围内,临界冷却速度控制在2℃/s左右,确保此类保护渣在1 025℃有较强的析出枪晶石的能力。     

中碳合金钢连铸保护渣结晶性能研究

在连铸过程中,适宜的保护渣理化性能是保证连铸工艺顺行和提高铸坯质量的重要条件。在浇注裂纹敏感性钢种的过程中,保护渣发挥的一个重要的作用就是控制铸坯与结晶器之间的传热,而在渣膜结构中,结晶层的厚度对结晶器内的传热速度和传热均匀性均有重要影响。针对裂纹敏感性钢种-中碳合金钢所用保护渣的结晶性能进行了研究。结果表明:中碳合金钢保护渣的结晶温度应控制在1 050℃范围内,临界冷却速度控制在2℃/s左右,确保此类保护渣在1 025℃有较强的析出枪晶石的能力。     

高铝TRIP钢连铸过程中保护渣中Al2O3含量的变化对渣膜传热的影响

高Al含量TRIP钢在连铸过程中钢液中的[Al]易与保护渣中的SiO2发生反应,使保护渣中Al2O3含量从3%快速增加至30%左右,导致保护渣的传热性能发生改变,影响连铸坯的质量和连铸工艺操作.利用结晶器保护渣渣膜热流模拟仪研究Al2O3含量对Al-TRIP钢保护渣传热的影响,并利用扫描电镜、X射线衍射仪分析渣膜的结晶相.结果表明:当Al2O3含量从3%增加到20%时,保护渣的热流密度显著降低;当保护渣的Al2O3含量从20%增加到30%时,保护渣的热流密度先增加后减少;随w(Al2O3)/w(SiO2)比值的增大热流密度逐渐降低,并且在本实验条件下保护渣中会析出CaF2晶体.     

保护渣对铝钛系夹杂物溶解的吸收规律

以CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-CaF₂-MgO为基础渣系,采用旋转动力学方法研究了不同碱度、BaO质量分数(0~15%)、B₂O₃质量分数(0~15%)对连铸保护渣吸收Al₂O₃或TiO₂速率的影响以及吸收前后矿相变化。结果表明,保护渣吸收TiO₂的速率要远大于吸收Al₂O₃的速率;添加BaO或B₂O₃后均能提高保护渣吸收Al₂O₃和TiO₂的能力;保护渣主要物相为钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO₂)、钙铝黄长石(2CaO·Al₂O₃·2SiO₂)、枪晶石(3CaO·2SiO₂·CaF₂)及玻璃相(Na₂O·Al₂O₃·SiO₂);添加BaO后,钙镁黄长石转变为重硅酸钡钙镁(2CaO·MgO·2SiO₂·BaO),并抑制黄长石和枪晶石晶体长大;当添加B₂O₃的质量分数不低于10%,保护渣形成的物相为玻璃相。试验条件下,不同碱度的保护渣和添加B₂O₃的保护渣中TiO₂仍以TiO₂形式存在,而在添加BaO的保护渣中,TiO₂形成钙钛矿。     

厚板包晶钢保护渣的开发与应用

针对宝钢3号厚板连铸机改造投产后原保护渣不适应问题,结合铸机工艺特点对包晶钢用保护渣进行了研制开发,提出了一种高黏度、高析晶温度的设计方案,在实验室研究了碱度、Na₂O、F等成分组元对析晶温度的影响。结果表明,在所研究的质量分数范围内,降低F质量分数对提高析晶温度是有利的,Na₂O质量分数为4%时析晶温度最高,碱度越高,析晶温度也越高。通过降低碱度和F质量分数可实现提高黏度的目标,优化F、Na₂O的质量分数以弥补低碱度的不足。先后开发了3种保护渣,稳步提高析晶温度,确保保护渣在试验过程中不至于因润滑功能不足而影响正常的连铸生产。经一年多的生产实践,析晶温度超过1 200 ℃的包晶钢保护渣完全满足要求。经批量应用,铸坯纵裂发生率年平均值降到了0.26%,达到了预期目标。     

高拉速薄板坯连铸中碳钢保护渣开发与应用

针对在高拉速情况下薄板坯连铸过程中频繁出现"冷齿"、黏结以及铸坯表面纵裂纹较多等问题,依据中碳钢凝固收缩特性并结合现场实际生产情况,开发了一种适合在高拉速情况下薄板坯中碳钢连铸用保护渣。生产实践表明,在拉速提高后,使用新型保护渣基本避免了铸坯表面纵裂纹的产生,也无"冷齿"、黏结等报警现象出现,铸坯质量显著提高,完全满足生产要求。     

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。     

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。     

低碳钢高拉速板坯保护渣的工业试验与应用

提高连铸机拉速是炼钢产线提率的有效手段,而连铸保护渣是高拉速连铸技术中的重要技术环节。从保护渣的理化性能、使用性能和使用效果等方面对3种低碳钢高拉速保护渣(I、II、III)在工业现场开展了对比研究。通过初步工业试验发现,保护渣III的液渣层厚度合理、消耗量高、摩擦力低、传热能力强、饱和热通量高、热轧板卷的夹渣指数低。将保护渣III用于低碳钢板坯高拉速常规化生产,以1.80~1.95 m/min的拉速共浇注500多炉低碳钢,未发生黏结报警,夹渣降判率仅为0.47%。     

结晶器保护渣渣膜结晶矿相及其影响因素

综述了结晶器保护渣渣膜结晶矿相的种类、形态及钢种对矿相的要求,分析了保护渣中各成分、碱度对渣膜结晶矿相的影响,并讨论了冷却速率对结晶度、晶体尺寸的影响.     

包晶钢板坯纵裂纹分析及保护渣优化

在生产Q235B、Q345B等包晶钢时,铸坯表面产生了大量的纵裂纹,通过对该缺陷的宏观形貌、金相组织以及微观形貌分析,证实该类缺陷形成于结晶器内,根本原因在于δ相向γ相转变时体积收缩引起结晶器内初生坯壳生长不均,而保护渣是其关键的影响因素。为减缓铸坯向结晶器的传热,对现有保护渣进行了优化,将保护渣碱度由1.39增加到1.53,提高保护渣结晶性能以强化弯月面钢水的缓冷,同时将熔化温度由1 171降低到1 130 ℃,1 300 ℃时黏度保持在0.08 Pa·s,确保保护渣消耗量以保证对铸坯的润滑。生产实践表明,采用优化的保护渣后,板坯表面质量明显改善,纵裂纹缺陷发生率由原来的10.58%降低到1.85%。     

含B2O3钙铝基连铸保护渣剪切变稀特性

为兼顾钙铝基连铸保护渣在结晶器弯月面上下方不同剪切速率区域的冶金功能,从非牛顿流体特性角度出发,研究了CaO-Al₂O₃-Li₂O-B₂O₃保护渣的剪切变稀特性。结果表明,在剪切稀化温度区间内,随着温度的降低,保护渣剪切变稀特性逐渐增强。在钙铝基保护渣中,B₂O₃对剪切变稀特性具有明显的抑制作用,该作用与其在硅酸系保护渣中的作用明显相反。在1 300 ℃下,B₂O₃质量分数由4%提高至6%时,保护渣剪切变稀特性逐渐减弱。当B₂O₃质量分数提高至8%时,保护渣转变为牛顿流体,剪切变稀特性消失。     

保护渣对结晶器热流的影响

对比5种中碳钢保护渣对结晶器热流的影响,发现不同的保护渣对结晶器的热流有明显的影响,结晶器热流过大或热流稳定性越差铸坯产生纵裂的概率越大.对渣膜取样研究表明,保护渣对结晶器热流的控制是通过渣膜结构来实现的,要得到控制热流好的渣膜结构必须保证渣膜的高结晶率.总结出了适合邯钢中碳钢生产的保护渣组成.