不同连铸实用工艺及品种的保护渣技术特征2.doc

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1、3.中碳钢板坯连铸保护渣根据钢水凝固特征，国际上通常将钢中[C]≈0.09～0.25％的钢种称为中碳钢，而在我国，则将[C]≈0.25～0.50％的钢种划入中碳钢之列，但不论怎样划分，中碳钢在我国目前连铸生产品种中所占比例最高，此外，不少中碳低合金钢亦归入此列。由于中碳钢特殊的凝固特性，铸坯表面容易产生纵裂纹、星状裂纹等典型缺陷，针对这类问题，结晶器保护渣必须采取不同于低碳和超低碳钢的特殊对策，才能保证无缺陷铸坯的工业化生产。3.1裂纹敏感性包晶钢板坯连铸保护渣对于[C]=0.09～0.16%的钢种，凝固过程中发生包晶反应，结晶器弯月面以下50mm区域初生坯壳收缩大，晶粒粗

2、大（如图24，图25），初生坯壳生长不均匀，易产生裂纹，这是包晶钢裂纹敏感的主要原因。为此，许多研究者通过模型计算和实验检测分析了结晶器热流量与铸坯纵裂纹的关系，指出在弯月面下部45mm处，对于低碳钢，当热流密度超过2.8×106W/m2,对于中碳钢，当热流密度超过1.7×106W/m2时，铸坯表面裂纹指数急剧增大，铸坯易出现表面纵裂纹（见图26）。因此，在实际生产中一方面减弱结晶器水冷强度，另一方面主要通过采用结晶体状态的保护渣。国外目前倾向于采用高碱度保护渣，通过：①减少透明玻璃体达到减少辐射传热；②结晶体的微孔和界面极大地削弱晶格振动，从而减弱传导传热，达到减缓传热和

3、减少裂纹的目的。但是，当保护渣碱度过高，析晶温度过高时易严重恶化铸坯润滑状况，导致铸坯粘结和漏钢，连铸生产被迫采用降低拉坯速度的技术路线，这使得连铸机生产率和产能降低20%～30%；如何协调好玻璃体和结晶体的比例，这在国外许多连铸生产中都还没有得到妥善解决。为了开发出对中碳钢连铸工艺适应性强的结晶器保护渣，必须针对上述问题，综合分析保护渣主要组份对结晶性能和玻璃化特性的综合影响情况，在此基础上，才能设计保护渣配方。3.1.1保护渣组成与结晶性能和玻璃化特性的基本关系为了弄清和明确保护渣组份对其结晶行为的影响规律，本研究首先采用化学纯试剂配制渣样（见表16），采用旋转粘度计测

4、试保护渣在1300℃下的粘度，并在降温条件下测试保护渣粘度－－温度曲线关系。根据粘度－－温度曲线，采用回归方法确定保护渣冷却过程中最大粘流活化能变化值maxDE及其对应的转折温度Tc,测试粘度后的熔渣注入金属模自然冷却（所有渣样重量和冷却条件相同），冷凝后的渣样用显微镜观察其断口形貌，测试结晶体和玻璃体比例，并用半球点法测试保护渣熔化温度。表16实验研究用渣样基本组成（重量比）渣号CaOSiO2CaF2Al2O3MgONa2OR(CaO/SiO2)No.133.842.275660.80No.2364075660.90No.2a3640105660.90No.2b36401

5、35660.90No.2c3640165660.90No.2d3640195660.90No.3383875661.00No.438.93775661.05No.539.136.975661.06No.639.336.775661.07No.739.836.275661.10No.841.4434.5675661.20表16中各渣样半球点熔化温度为1112～1180℃，1300℃下的粘度为0.2～0.6Pa.S,该参数与许多实际生产中使用的保护渣的熔化温度、粘度值相近，说明在表16所示组成围，研究保护渣结晶性能，其结果对实际生产具有参考价值。（1）连铸保护渣玻璃化特性和结晶

6、性能的概念填充于铸坯坯壳与结晶器壁间隙的保护渣，主要作为拉坯过程的润滑剂和铸坯向结晶器的传热介质。为了充分发挥保护渣的润滑功能以减低拉坯阻力,除采用合理的结晶器振动参数，还要求与铸坯接触的渣膜处于液体状态，通过液体润滑以最大限度地减小铸坯受到的摩擦力。这不仅要求保护渣在1300℃下具有较低的粘度，而且要求保护渣在冷凝过程中粘度变化缓慢，避免高熔点固相质点析出而使粘度急剧升高。即希望保护渣粘度随温度的变化关系与玻璃的粘度随温度变化关系相似，这类保护渣冷凝后具有与玻璃相似的非晶态结构。鉴于此，粘度－－温度曲线关系特征和凝固渣样中玻璃体比例，（a）玻璃化特性良好的保护渣(No.1

7、)（b）结晶性能良好的保护渣(No.2d)图27保护渣粘度－－温度关系曲线即保护渣的玻璃化特性，来表征保护渣的润滑能力。玻璃性好，意味着保护渣的润滑功能强。如图22所示，对不同渣样的粘度－－温度曲线用阿伦尼乌斯公式进行回归，可得出粘流活化能变化最大值maxDE及其对应的粘度－－温度曲线转折温度Tc。利用maxDE和Tc及凝固渣样中玻璃体比例可分析比较保护渣的玻璃化特性。与玻璃化过程相反的结构变化行为就是结晶或析出晶体。结晶性能是保护渣冷凝过程中析出晶体的能力，包括结晶温度和结晶比例。因为通过保护渣渣膜的传热主要有辐