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℃。     

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。     

B2O3对高铝钢连铸保护渣理化性能的影响

高铝钢连铸过程中,为了避免或减轻钢液中Al与保护渣中SiO2发生反应,设计了低SiO2、高Al2O3含量的高铝钢连铸保护渣,通过添加适量的酸性氧化物B2O3协调熔渣酸碱性,利用实验分析了B2O3含量对高铝钢保护渣熔融特性、黏度特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,B2O3含量在4%～10%时,随着B2O3含量增加,保护渣熔化温度、黏度、黏流活化能均降低,渣膜热流密度增加;保护渣的等温转变曲线(TTT曲线)向孕育时间增加的方向移动,晶体生长速率降低;实验条件下,增加B2O3含量可抑制保护渣中CaF2的析出.     

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-Al2O3系保护渣相对于传统保护渣,SiO2质量分数在6％～10％之间,[Al]和...     

高铝钢连铸保护渣性能的控制

 高铝钢连铸过程中,钢渣反应将导致连铸保护渣成分和性能发生较大的变化。论文从热力学方面分析了高铝钢钢渣反应特性,计算结果表明为了减少渣中SiO2的还原,应控制渣中的SiO2含量,此外,在连铸保护渣中配加MnO能抑制渣中SiO2的大量还原;同时采用高碱性高玻璃化连铸保护渣理论保证熔渣在钢渣反应和吸收Al2O3夹杂后性能的稳定性。在此基础上,进行了工业性试验,结果表明：高铝钢连铸保护渣吸收夹杂物后熔点和粘度变化不大,铸坯表面和皮下质量良好,完全满足高铝钢浇铸要求。     

Li2O对CaO-Al2O3基保护渣结晶性能的影响

摘要：高铝钢用新型CaO-Al2O3基连铸结晶器保护渣结晶性能较强,在连续浇铸过程中易出现润滑与传热功能协调不均的问题。基于此,针对新型CaO-Al2O3基保护渣,考察了典型助熔剂Li2O对保护渣析晶温度、析晶物相等性能的影响,并进行了相关结晶动力学分析。结果表明,提高Li2O含量可使保护渣的临界冷却速率和初始结晶温度呈现先降低后升高的趋势,当Li2O质量分数为4%时,保护渣结晶倾向最弱。随Li2O质量分数从0增至6%,保护渣的结晶孕育时间先延长后缩短。析晶物相由CaAl4O7+CaF2转变为CaAl4O7+CaF2+LiAlO2,Li2O的加入及其含量的提高促进了LiAlO2的析出。此外,随Li2O质量分数从0增至6%,保护渣结晶活化能先增大后减小,析晶过程受到的阻力先增强后减弱,与结晶性能的变化规律相吻合。     

助熔剂对CaO-Al2O3基保护渣理化性能的影响

针对高铝钢用钙铝基连铸保护渣在浇铸过程中存在的渣条严重、粘结漏钢报警频发等问题,通过调整助熔剂含量,考察了以B2O3替代CaF2对保护渣熔化温度、黏度及结晶性能的影响。结果表明,随着B_2O_3替代CaF2质量分数的增加,保护渣的熔化温度和转折点温度不断降低,高温下的黏度不断提高。而且,CaF_2质量分数较高时,保护渣的析晶性能较强,高温处析出Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2。随着B_2O_3取代CaF2质量分数的增加,保护渣的析晶性能受到明显抑制,析晶物相的变化规律为Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2→2CaO·Al2O3·SiO2→单一液相。B2O3取代CaF2质量分数为10%时,保护渣的析晶性能得到有效抑制,可有效降低粘结报警频率,满足高铝钢种的浇铸需求。     

连铸保护渣与氧化铝的交互作用研究现状

保护渣中Al2O3质量分数变化是渣钢交互作用的结果,包括吸附钢液中Al2O3夹杂和渣金反应产物。氧化铝对保护渣成分与性能稳定性影响突出,进而影响铸坯质量。分析指出,影响保护渣吸附Al2O3夹杂的因素包括接触角、润湿速率和界面张力、熔渣成分和性能等。熔渣与夹杂物的交互作用行为决定了其对上浮夹杂的去除率。高铝钢连铸过程渣金反应尤为突出,保护渣的工作性能将发生明显改变。基于近年关于Al2O3夹杂的吸附溶解试验研究,以及高铝钢浇铸渣金反应及其保护渣性能变化的研究结果,探讨了通过合理设计保护渣成分或更换渣系等措施来实现该类钢种保护渣工作性能的相对稳定性。     

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。     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相Ca O,并导致钢中含有Ca O类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差.利用Fact Sage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化.结果表明,Ca O/Al2O3质量比在1.5左右添加质量分数为3%Ca F2可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着Ca F2含量的升高呈现先降低后升高的趋势,Mg O的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大.在Si O2质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着Ca O/Al2O3质量比的增加而降低,在Si O2的质量分数低于30%区域随着Ca O含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在Si O2含量高的区域随着Al2O3/Si O2质量比的增加而升高,在Si O2含量低的区域随着Ca O/Si O2质量比的增加而增加.根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:Ca O 50%~60%,Al2O320%~35%,Si O25%~10%,Mg O 5%~8%,Ca F20~5%.优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

Properties of High Basicity Mold Fluxes for Peritectic Steel Slab Casting

 In high speed continuous casting of peritectic steel slabs, mold fluxes with high basicity are required for less surface defect product. However, the basicity of remaining liquid slag film tends to decrease in casting process because of the crystallization of 3CaO·2SiO2·CaF2. Thus, a way is put forward to improve mold fluxes′ properties by raising the original basicity. In order to confirm the possibility of this method, the effect of rising original basicity on the properties of mold fluxes is discussed. Properties of high fluorine based mold fluxes with different basicities and contents of CaF2, Na2O, and MgO were measured, respectively. Then, properties of higher basicity mold fluxes were discussed and compared with traditional ones. The results show that increasing the basicity index can improve the melting and flow property of mold fluxes. With the increasing basicity, crystallization rate of mold fluxes increases obviously and crystallization temperature tends to decrease when the basicity exceeds 1.35. The method presented before is proved as a potential way to resolve the contradiction between horizontal heat transfer controlling and solidified shell lubricating for peritectic steel slab casting. But further study on improving the flow property of liquid slag is needed. This work can be used to guide mold fluxes design for high speed continuous casting of peritectic steel slabs.     

含铝钢LF精炼渣成分优化及造渣制度改进

针对含铝钢初炼钢水[C]低、[O]高的特点,提出采用CaO-Al2O3-CaF2系精炼渣,组分中CaO/Al2O3=1.7～1.9;出钢过程采用渣洗工艺向钢包加入大部分精炼渣,将连铸返回的热态精炼渣倒入精炼钢包中,缩短精炼成渣时间,保证足够的白渣和软吹时间。冶炼20Mn2A时,脱S率达到77.13%,铸坯T[O]为21×10^-6,铸坯中[Als]为0.026%,达到了良好的冶金效果。     

高铝钢连铸保护渣结晶矿相的研究

 针对高铝钢浇铸过程中保护渣Al2O3含量大幅增加而导致保护渣玻璃形态恶化的问题,采用SEM和XRD分析方法对高铝钢浇铸前后保护渣的显微组织和结晶矿相进行分析,研究了不同组分对保护渣结晶性能的影响。结果表明：高铝钢连铸保护渣初始SiO2含量较高,保护渣玻璃形态较好。浇铸过程中随着保护渣Al2O3含量的增加和SiO2含量的减少,保护渣的结晶率增加,玻璃性能变差;渣中Li2O容易与F-生成LiF晶相;渣中CaF2含量较高时,容易析出CaF2晶体。     

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。     

Study on LF Refining Slag and Slagging Regime of High-Aluminium Steel

During secondary refining of molten steel, reaction of steel-slag has great influence on the quality of steel. Taking high aluminium steel ([Al]≥0.8%) for instance, reaction control of 4[Al]+3(SiO2) = 2(Al2O3)+3[Si] was discussed by both thermodynamics calculation and industrial experiments. The results show that content of silicon increased sharply when content of SiO2 in slag exceeded 10%. In order to prevent the increment of silicon content and reoxidation for high aluminium steel, reasonable component range of LF refining slag is: %CaO/%Al2O3=1.6-1.9, %SiO2 <10. Results of the industrial experiments indicate that the CaO-Al2O3 based refining slag has strong ability of desulfurization and inclusion absorption. Average desulfurization rate is 80%, and T[O] reduces above 50% after refining, with the average sulfur content and T[O] about 0.0025% and 11×10-6,respectively, which can meet the requirements of secondary refining and obtain good castability of steel in continuous casting process.     

Effect of Al2O3/(B2O3 + Na2O) Ratio on CaO-Al2O3-Based Mold Fluxes: Melting Property,Viscosity, Heat Transfer,and Structure

Metallurgical and Materials Transactions B - CaO-Al2O3-based mold fluxes, which are under development for the continuous casting of high-Al steel, contain fluxing compounds, such as Na2O and B2O3....     

AlN对高铝钢用CaO-SiO2基保护渣性能的影响

 铝以合金元素加入到钢中,可细化晶粒、抑制低碳钢的时效现象,实现钢的耐腐蚀性、耐热性等性能的良好结合,同时又可满足新一代汽车钢对汽车安全性以及轻量化的需求。然而,当钢液中w([Al])过高时,钢液凝固前生成的AlN在结晶器内不断上浮至钢渣界面与保护渣作用,导致保护渣成分的改变和性能的恶化,进而影响连铸的顺行和铸坯表面质量。采用FactSage7.2 热力学软件对高铝钢水中AlN的生成热力学进行了计算,利用半球点熔化温度测试仪、旋转黏度计测试分析了向传统CaO-SiO₂基保护渣中添加质量分数为2%、4%、6%、8%的AlN后保护渣黏度、熔化温度和转折温度的变化情况,并对添加AlN后的渣样进行了XRD物相检测。研究结果表明,随着钢中w([Al])和w([N])的增加,AlN的生成温度提高,生成总量增加。当AlN添加的质量分数从0增加到8%时,保护渣黏度和熔化温度均呈升高趋势,每添加质量分数为1%的AlN,黏度增大约0.032 Pa·s,熔化温度升高约13.5 ℃。当AlN添加质量分数为2%时,保护渣转折温度从1 002 ℃下降到980 ℃;当AlN添加质量分数大于2%后,转折温度逐渐升高至8%AlN时的1 117 ℃。随着AlN添加量的增加,在冷凝过程中传统CaO-SiO₂保护渣中枪晶石析出量逐渐减少,当AlN添加质量分数为8%时,渣样中物相以CaF₂为主。