連鑄工藝、設(shè)備-07連鑄保護(hù)渣及覆蓋劑

1、第七章 連鑄維護(hù)渣及覆蓋劑71 維護(hù)渣的冶金功能及理化性能一.維護(hù)渣的冶金功能1.絕熱保溫減少鋼液熱損失位于結(jié)晶器液面最上層的粉狀層，構(gòu)造松散，具有良好的絕熱保溫作用?？梢苑乐菇Y(jié)晶器中鋼水外表結(jié)殼，防止添加維護(hù)渣構(gòu)成熔渣后又固結(jié)成蓋，并可防止浸入式水口周圍結(jié)渣，維護(hù)渣的絕熱保溫作用在于堅(jiān)持維護(hù)渣上層粉狀層又一定的厚度。.2.隔絕空氣防止對(duì)鋼液的二次氧化覆蓋于鋼液面上的液渣層，隔絕空氣與鋼液外表的接觸，維護(hù)鋼液外表不受空氣的二次氧化。為了更好地起到維護(hù)作用，液渣層應(yīng)均勻覆蓋于鋼液面上，渣中不應(yīng)含有使鋼氧化的成分，如應(yīng)限制渣中氧化鐵含量，熔渣的透氣性要低對(duì)鋼液的潤(rùn)濕性要好。.3吸收非金屬夾雜物凈化

2、鋼渣界面上浮至結(jié)晶器液面上的氧化物，隨著注流在結(jié)晶器中的對(duì)流，有能夠在彎月面被卷入凝固殼，呵斥鑄坯的皮下或外表夾雜物等缺陷。因此，維護(hù)渣的液渣層應(yīng)具有良好的吸收和溶解夾雜物的才干。為此維護(hù)渣的熔渣應(yīng)有低的粘度，對(duì)氧化物夾雜的潤(rùn)濕性好，吸收夾雜物以后本身性能要穩(wěn)定。.4光滑坯殼并改善凝固傳熱填充于氣隙中的渣膜對(duì)凝固坯殼能起到良好的光滑作用，減少拉坯阻力，從而可防止坯殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)。此外熔渣進(jìn)入坯殼與結(jié)晶器壁之間，使氣隙不在存在，熱阻減小，凝固坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱得到改善，使坯殼均勻生長(zhǎng)，有利于減少鑄坯裂紋的構(gòu)成。.二.維護(hù)渣的構(gòu)造要求在鋼液面上構(gòu)成粉渣層燒結(jié)層液渣層3層構(gòu)造。1粉渣層 構(gòu)成粉

3、體特性的要素：粒度大小、粒子間的相互作用力、粒子充填形狀、粒子的外表能。要求：粉狀渣的粒度普通小于0.147mm。粉渣層應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸热?5mm2燒結(jié)層3液渣層普通為1015mm。液渣層的厚度由維護(hù)渣的熔化速率和耗費(fèi)速率之間的質(zhì)量平衡來(lái)決議。.添加到高溫鋼液面上低熔點(diǎn)10501100的粉渣，靠鋼液提供熱量，在鋼液面上構(gòu)成一定厚度的液渣覆蓋層10 15mm，減緩了鋼水沿維護(hù)渣厚度方向的傳熱；在液渣層上面的維護(hù)渣遭到鋼液傳過(guò)來(lái)的熱量，溫度可達(dá)800 900，但已軟化燒結(jié)在一同，構(gòu)成一層燒結(jié)層；在燒結(jié)層上面是固態(tài)粉狀或粒狀的原渣層也稱粉渣層。粉渣層的溫度大約在400 500，粒度小于100目0.14

4、7mm，與燒結(jié)層共同起到了隔熱保溫作用。.在拉坯過(guò)程中，由于結(jié)晶器上下振動(dòng)和凝固坯殼向下運(yùn)動(dòng)的作用，鋼液面的液渣層不斷經(jīng)過(guò)鋼水與銅壁的界面而擠入坯殼與銅壁之間，在銅壁外表構(gòu)成一層固體渣膜，而在凝固殼外表構(gòu)成一層液體渣膜，這層液體渣膜在結(jié)晶器壁與坯殼外表起光滑作用。同時(shí)，渣膜充填了坯殼與銅壁之間的氣隙，減少了熱阻，改善了結(jié)晶器的傳熱。隨著拉坯的進(jìn)展，鋼液面上液渣不斷耗費(fèi)掉，而燒結(jié)層下降到鋼液面熔化成液渣層，粉渣層變成燒結(jié)層，再往結(jié)晶器添加新的粉渣，使其堅(jiān)持為3層構(gòu)造，如此循環(huán)，維護(hù)渣粉不斷耗費(fèi)。.維護(hù)渣構(gòu)造表示圖：1粉渣層；2燒結(jié)層；3液渣層；4結(jié)晶器5凝固坯殼；6渣膜；7渣皮；8結(jié)晶器振動(dòng)方向

5、；9鋼坯拉出方向.要構(gòu)成3層構(gòu)造，關(guān)鍵是要控制維護(hù)渣的熔化速度，即參與到鋼液面的渣粉不要一下子都熔化成液體，而是逐漸熔化。為此，普通都是在維護(hù)渣中參與碳粒子作為熔化速度的調(diào)理劑。炭粒子控制熔速的快慢決議于參與炭粒子的種類和數(shù)量。.三.維護(hù)渣的理化性能1.熔化特性A.熔化溫度 維護(hù)渣是由多組元組成的混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，熔化過(guò)程有一定的溫度范圍；通常將熔渣具有一定流動(dòng)性時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。維護(hù)渣的液渣構(gòu)成渣膜其光滑作用，因此維護(hù)渣的熔化溫度應(yīng)低于結(jié)晶器出口處的鑄坯外表溫度，通常在10501100左右。維護(hù)渣的熔化溫度主要決議于渣子的化學(xué)成分及渣料的粒度。.B.熔化速度維護(hù)渣的熔化速度決議了鋼液面

6、上構(gòu)成液渣層厚度和渣的耗費(fèi)量。熔化速度過(guò)快，粉渣層不易堅(jiān)持，影響保溫，液渣會(huì)結(jié)殼，很能夠呵斥鑄坯夾渣；熔化速度過(guò)慢，液渣層過(guò)薄。同時(shí)過(guò)快過(guò)慢的熔化速度都容易呵斥渣膜的厚薄不均。從而使坯殼生長(zhǎng)不均勻。常用一定分量的試樣在一定溫度下完全熔化所需的時(shí)間來(lái)表示熔化速度。維護(hù)渣的熔化速度主要靠配入渣中的碳質(zhì)資料來(lái)調(diào)理。碳質(zhì)資料的碳含量越高，分散度越大、影響熔化速度的作用就越強(qiáng)。a.配加炭黑1.5%。b.配加石墨25%。c.復(fù)合配炭.C.熔化均勻性要求能均勻熔化，鋪展到整個(gè)鋼液面上，并能沿周圍均勻地流入結(jié)晶器與坯殼之間。.2.粘度 粘度是維護(hù)渣重要物性之一，它直接影響到鑄坯振痕的構(gòu)成和渣膜的光滑作用，以及

7、渣吸收夾雜物的才干。澆注條件一定時(shí)，渣膜的厚度和均勻程度與熔渣的粘度有很大關(guān)系。熔渣粘度過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)呵斥鑄坯外表渣膜的厚度過(guò)薄或過(guò)厚，使光滑、傳熱不良，甚至導(dǎo)致坯殼產(chǎn)生裂紋。 維護(hù)渣的粘度取決于渣的化學(xué)成分。適宜的粘度應(yīng)隨鋼種、斷面、拉速、溫度而定。普通在0.11Pas的范圍內(nèi)變化。 為了順應(yīng)連鑄的溫度變化，應(yīng)中選擇熔渣粘度隨溫度變化比較緩和的渣系長(zhǎng)渣。 維護(hù)渣中常配加瑩石CaF2、堿金屬氧化物Na2O等，以降低熔渣的熔化溫度和粘度。.3界面特性A.外表張力熔渣的外表張力普通是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，也可用閱歷公式估算。外表張力和組成具有加和的線性關(guān)系：Si Ni 式中 S熔渣的外表張力，Nm； i

8、 熔渣I組分的外表張力系數(shù)，Nm摩爾分?jǐn)?shù)。 Ni熔渣I組分的摩爾分?jǐn)?shù)。.B.鋼液面彎月面曲率半徑鋼水在結(jié)晶器內(nèi)由于外表張力的作用構(gòu)成彎月面。在敞開(kāi)澆注時(shí)，彎月面曲率半徑為： r5.43101mm12在維護(hù)渣下澆注時(shí)，彎月面曲率半徑為： rs5.43101msm s12 ms mSCOS式中 r、rs彎月面曲率半徑，m； m、S分別為鋼水、熔渣的外表張力， Nm； ms 鋼水與熔渣間的界面張力，Nm； m 、s鋼水、熔渣密度，kgm3； 維護(hù)渣對(duì)鋼水的潤(rùn)濕角。.在液渣下維護(hù)澆注時(shí)，鋼液外表彎月面的曲率半徑比在敞開(kāi)澆注時(shí)要大。在鋼水靜壓力作用下，曲率半徑大，彎月面坯殼較易向結(jié)晶器壁鋪展，變形時(shí)也不

9、易產(chǎn)生裂紋。降低維護(hù)渣的外表張力，可以添加鋼渣界面張力，有利于鋼渣分別和增大曲率半徑。.4.吸收溶解夾雜物的才干維護(hù)渣應(yīng)具有良好的吸收夾雜物的才干，特別是在澆注鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，溶解吸收Al2O3的才干。連鑄維護(hù)渣普通多是硅酸鹽系，這類渣系有吸收Al2O3、MgO、MnO、FeO等夾雜物的才干。消費(fèi)實(shí)際外表，隨著熔渣的堿度添加，維護(hù)渣吸收溶解Al2O3的才干增大不多；當(dāng)堿度大于1.10時(shí)，吸收溶解Al2O3的才干又有所下降；同時(shí)當(dāng)渣中Al2O3富集到一定程度時(shí)大于10，就有鋁方柱石或剛玉析出，使吸收Al2O3才干下降，也易呵斥夾渣。因此維護(hù)渣堿度在0.85 1.1時(shí)的Al2O3含量應(yīng)盡能夠低，不能大

10、于10。. 72 維護(hù)渣的配制一.維護(hù)渣根底成分廣泛采用的是CaOSiO2Al2O3三元相圖。此區(qū)域組成范圍較寬，大致是CaO：3050，SiO2：4065、Al2O320，其熔點(diǎn)大約是13001500。詳細(xì)選擇在CaO SiO20.60 1.10, Al2O310%，屬于酸性渣或中性偏酸性渣。熔化溫度在1400的范圍較為適宜。.二原料的選擇及組合原那么：原料的化學(xué)成分應(yīng)盡能夠穩(wěn)定，盡能夠接近選擇的維護(hù)渣的化學(xué)成分；根本原料的種類不宜過(guò)多，以配制工序過(guò)于復(fù)雜，便于調(diào)整渣子性能；原料來(lái)源廣泛且價(jià)錢廉價(jià)。常用的原料有天然礦物如硅灰石、珍珠巖、石灰石、石英等，工業(yè)原料水泥、水泥熟料等，工業(yè)廢料玻璃、

11、煙道灰、高爐渣、電爐白渣、石墨尾礦等。 .三配加調(diào)整劑1. 熔化速度調(diào)理劑：調(diào)理維護(hù)渣的熔化速度，用石墨和碳黑者居多，也有用焦炭粉的，參與量大致在1.08.0左右。2.熔點(diǎn)調(diào)整劑助熔劑：常用蘇打、瑩石、氟化鈉、冰晶石、硼石、固體水玻璃等，用以調(diào)理維護(hù)渣的熔化溫度，使其在1200以下。參與量普通不超越10左右。四原料加工及廢品原料應(yīng)按工藝要求各自經(jīng)過(guò)研磨加工成細(xì)粉狀，要求彼此之間粒度應(yīng)相近。.73 維護(hù)渣的選用對(duì)策一維護(hù)渣對(duì)鑄坯質(zhì)量的重要性1.粘結(jié)性漏鋼 由于維護(hù)渣的熔化溫度偏高或熔化速度偏低，致使液渣層過(guò)薄或厚薄不均呵斥的。2.外表縱向熱裂紋 該缺陷發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)，是由于結(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼厚度

12、不均勻，張應(yīng)力集中在某一薄弱部位的情況下發(fā)生的。在設(shè)備條件和操作要素不變的條件下，維護(hù)渣熔化特性選用不當(dāng)，液渣層厚薄不一，呵斥渣膜厚度不均，使部分坯殼變薄產(chǎn)生縱裂?？v裂產(chǎn)生與熔渣粘度和拉坯速度有關(guān)，對(duì)連鑄板坯， 值應(yīng)控制在0.250.35Pasmmin，對(duì)小方坯連鑄應(yīng)控制在值為0.5 Pasmmin。.3.外表橫向裂紋橫裂紋大多沿著振痕的波谷處發(fā)生的。維護(hù)渣的物性影響振痕的深淺，淺而圓滑的振痕可獲得光滑的鑄坯外表，改善渣子的性能可使振痕深度變淺，減輕橫裂紋的發(fā)生。4.夾渣夾渣分外表夾渣和皮下夾渣兩類。渣子卷入是夾渣的重要來(lái)源。凡渣子的剝離性不良，會(huì)使鑄坯外表嵌附成片夾渣，有的夾渣在加熱爐內(nèi)未能

13、剝離，還會(huì)殘留在廢品鋼材上構(gòu)成外表缺陷。5.外表增碳由于澆注過(guò)程中，維護(hù)渣熔化性能不良，液渣層過(guò)薄，呵斥鋼液與含碳維護(hù)渣或富碳層相接觸而滲碳。增碳對(duì)低碳鋼和超低碳鋼危害更大，對(duì)此類還應(yīng)留意選用低碳或無(wú)碳維護(hù)渣。.二運(yùn)用過(guò)程對(duì)維護(hù)渣的評(píng)價(jià)1.維護(hù)渣的耗費(fèi)量。在不斷平衡地向結(jié)晶器參與維護(hù)渣的情況下，耗費(fèi)量在0.30.5kgt鋼。2. 維護(hù)渣液渣層厚度適宜的液渣層厚度大致在1015mm左右。粉渣層厚薄普通不大于25mm。3.渣圈。在結(jié)晶器壁周圍鋼液面上構(gòu)成渣圈，渣圈興隆，闡明維護(hù)渣的熔化性能不良，燒結(jié)層過(guò)分開(kāi)展。.4.結(jié)晶器的摩擦力在結(jié)晶器上安裝傳感器，監(jiān)視拉坯過(guò)程中摩擦力的變化。如摩擦力忽然升高，

14、闡明渣膜光滑不良，應(yīng)適時(shí)調(diào)整。5.結(jié)晶器銅壁溫度。在板坯連鑄機(jī)或大方坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器銅壁內(nèi)，安裝假設(shè)干對(duì)熱電偶，將熱電偶信號(hào)引入計(jì)算機(jī)。假設(shè)結(jié)晶器某部分熱電偶所測(cè)溫度忽然明顯升高，闡明該處鑄坯凝固殼斷裂，鋼水與銅壁接觸所致。就維護(hù)渣影響而言，是由于液渣層過(guò)薄或渣膜厚薄不均所呵斥。.三選用維護(hù)渣的對(duì)策 選用思緒：普通是根據(jù)鋼種、鑄坯斷面、澆注溫度、拉坯速度及振動(dòng)頻率等工藝參數(shù)和連鑄設(shè)備條件來(lái)思索。當(dāng)這些條件與某些消費(fèi)廠條件相當(dāng)時(shí)，可以選用已運(yùn)用過(guò)的維護(hù)渣，但運(yùn)用時(shí)還應(yīng)根據(jù)鑄坯質(zhì)量進(jìn)展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這是由于維護(hù)渣對(duì)操作要素的綜合影響是非常敏感的。.1.低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼用維護(hù)渣低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的特點(diǎn)是Al2O

15、3類夾雜物含量較高，為保證鋼板的外表質(zhì)量和深沖性能，需求把連鑄坯中Al2O3 Al2O3夾雜物降低到較低程度。就維護(hù)渣而言，應(yīng)選用堿度較高，粘度較低，原始渣中Al2O3較低的維護(hù)渣，使熔渣吸收Al2O3夾雜物的速度較快，渣耗較大，液渣層的更新較快。 .2.超低碳鋼用維護(hù)渣澆注超低碳鋼種C0.03%時(shí)，確有鑄坯增碳的問(wèn)題。首先應(yīng)選配易氧化的活性碳質(zhì)資料，并控制其配碳量，使液渣層厚度接近上限，并防止富碳層出現(xiàn)或富碳層含碳量顯著降低。其次，可以在維護(hù)渣中配入適量的MnO2,用它作氧化劑，可有效地抑制富碳層并降低其中含碳量，還可起助熔劑作用，使熔渣層增厚。再次，也可在維護(hù)渣中配入BN粒子，用以取代碳粒

16、子。.3.不銹鋼用維護(hù)渣不銹鋼中含有Cr、Ti等元素，因此，維護(hù)渣必需具備凈化結(jié)晶器內(nèi)鋼渣界面上的Cr2O3、TiO2等夾雜物的才干，并且吸收夾雜物后其性能穩(wěn)定。在維護(hù)渣中配入適量的B2O3,可消除Cr2O3的不利影響，使熔渣粘度降低。.4.高速連鑄用維護(hù)渣高速與常速連鑄維護(hù)渣在化學(xué)成分及理化性能上差別很大，高速連鑄要求維護(hù)渣在高拉速及拉速變化較大的情況下仍能維持足夠大的耗費(fèi)，否那么會(huì)呵斥粘結(jié)漏鋼或引起鑄坯縱裂紋等外表缺陷。要求高速連鑄維護(hù)渣應(yīng)具有較低的粘度及結(jié)晶體析出溫度，較低的軟化及熔融溫度，適宜的堿度及較快的熔化速度等理化性能。.高速連鑄維護(hù)渣化學(xué)成分的選擇高速連鑄維護(hù)渣具有4層構(gòu)造，即

17、初始渣層、燒結(jié)渣層、半熔渣層和熔渣層。半熔渣層應(yīng)該具有足夠的厚度，這樣可以提高維護(hù)渣的絕熱保溫性能，并用以保證向熔渣層不斷提供熔渣滴。當(dāng)高拉速或拉速變化較大時(shí)，熔渣層應(yīng)仍能維持足夠的厚度，以保證不斷流和不讓固態(tài)渣粒流入。.目前高速連鑄維護(hù)渣幾乎都具有低Al2O3和高金屬氧化物的特點(diǎn)；限制Na2O、 CaF2的用量。以改善渣的玻璃性能；廣泛采用BaO、 B2O3、 Li2O 、K2O、MgO、 MnO等作為助熔劑參與，有效地降低了維護(hù)渣的熔化溫度、熔渣粘度和抑制晶體析出。高速連鑄維護(hù)渣還普遍采用復(fù)合配碳炭黑石墨來(lái)順應(yīng)高拉速對(duì)維護(hù)渣熔融性能在相對(duì)較寬的溫度范圍內(nèi)堅(jiān)持較穩(wěn)定的熔融特性的要求。.高速連

18、鑄維護(hù)渣理化性能的選擇A.粘度粘度是決議渣耗費(fèi)量和均勻滲入的重要性能之一，它直接關(guān)系到熔化后渣在彎月面區(qū)域的行為。普通地，V23J較適宜，當(dāng)拉速1.8mmin時(shí)，粘度值1300應(yīng)為0.10 0.15Pas。B.半球溫度與析晶溫度熔化溫度為980 1100 ；析晶溫度小于1100 。.C.熔化速度與熔渣層厚度熔渣層厚度控制在10 20mm。對(duì)應(yīng)的熔化速度應(yīng)為10 13s。.74 維護(hù)渣結(jié)團(tuán)一.維護(hù)渣結(jié)團(tuán)的概念正常情況下維護(hù)渣覆蓋在結(jié)晶器液面上，鋪展均勻，其外表應(yīng)堅(jiān)持著維護(hù)渣的原始形狀粉狀或顆粒狀。假設(shè)在澆注過(guò)程中發(fā)現(xiàn)維護(hù)渣外表有結(jié)團(tuán)景象，或在結(jié)晶器壁上出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)雜圈景象，這是維護(hù)渣形狀不正常的

19、反映，通常稱為維護(hù)渣結(jié)團(tuán)。維護(hù)渣結(jié)團(tuán)可由肉眼發(fā)現(xiàn)，也可用細(xì)鋼棒觸動(dòng)外表及時(shí)發(fā)現(xiàn)。.二.維護(hù)渣結(jié)團(tuán)對(duì)澆注操作和鑄坯質(zhì)量的影響連鑄過(guò)程中，結(jié)晶器液面維護(hù)渣結(jié)團(tuán)或結(jié)晶器周圍嚴(yán)重結(jié)渣殼，會(huì)呵斥鑄坯外表夾雜添加，構(gòu)成外表翻皮、夾渣及坯內(nèi)夾渣等缺陷。連鑄維護(hù)渣結(jié)團(tuán)會(huì)影響操作，呵斥結(jié)晶過(guò)程中外表夾渣，當(dāng)結(jié)晶的鋼殼出結(jié)晶器下口時(shí)易重熔或被二冷水沖走呵斥夾渣漏鋼。結(jié)晶器內(nèi)維護(hù)渣結(jié)團(tuán)或結(jié)渣圈也會(huì)呵斥結(jié)晶坯殼與結(jié)晶器銅板外表光滑不良，構(gòu)成粘結(jié)漏鋼。.三.維護(hù)渣結(jié)團(tuán)的緣由A.維護(hù)渣制造加工時(shí)攪拌不均勻，呵斥部分成分偏離：即部分維護(hù)渣內(nèi)高熔點(diǎn)化合物集聚，而可降低熔點(diǎn)的化合物含量偏少，這樣該部分維護(hù)渣就不能在適宜的溫度下熔化或出現(xiàn)分熔景象，即低熔點(diǎn)物質(zhì)先熔化，高熔點(diǎn)物質(zhì)不熔化，而呵斥結(jié)團(tuán)，這種緣由呵斥的結(jié)團(tuán)將對(duì)鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。B.維護(hù)渣中水分偏高大于0.5，在沒(méi)有參與結(jié)晶器中就曾經(jīng)成團(tuán)，在參與后無(wú)法鋪展。C.維護(hù)渣參與方法不對(duì)。澆注時(shí)未做到勤加少加，均勻鋪蓋，這種情況下，固體渣不能本人鋪展，構(gòu)成良好的渣層