中碳鋼板坯連鑄用無氟和低氟保護(hù)渣研究與應(yīng)用.pdf

1、連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣具有重要的冶金功能,尤其是對鑄坯的潤滑和調(diào)節(jié)鑄坯向結(jié)晶器的傳熱,對維持連鑄工藝的順行和提高鑄坯表面質(zhì)量具有重要作用。由于氟化物具有調(diào)節(jié)保護(hù)渣高溫物理性能的作用,尤其是能協(xié)調(diào)保護(hù)渣傳熱和潤滑兩大功能,所以傳統(tǒng)保護(hù)渣中通常會加入含氟為6％~10%的氟化物。然而,保護(hù)渣中的氟含量過高不僅會加劇浸入式水口和連鑄設(shè)備的侵蝕,還會增大環(huán)境污染。為此,需要開發(fā)無氟和低氟保護(hù)渣。本文對國內(nèi)外無氟保護(hù)渣的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述,分析了保護(hù)渣無

2、氟化后面臨的主要難題(尤其是針對包晶鋼板坯連鑄),即如何將無氟化后的保護(hù)渣的潤滑性能與傳熱性能間的關(guān)系協(xié)調(diào)起來。本次研究基于前人對無氟保護(hù)渣研究的基礎(chǔ)之上,利用TiO2作為析晶替代物,通過與傳統(tǒng)中碳鋼板坯連鑄用高氟保護(hù)渣的各物理性能進(jìn)行對比研究,尋求與高氟保護(hù)渣性能相近的無氟、低氟保護(hù)渣成分組成區(qū)域。
　　本文在國家自然科學(xué)基金和寶鋼集團(tuán)的大力支持下,就無氟和低氟含鈦保護(hù)渣的重要理論及亟需解決的實(shí)際應(yīng)用問題展開了深入的研究:即化學(xué)

3、成分對無氟和低氟含鈦保護(hù)渣環(huán)保性能(只針對低氟含鈦保護(hù)渣)、熔化特性、潤滑性能以及渣膜結(jié)構(gòu)和傳熱特性的影響。通過工業(yè)試驗(yàn),驗(yàn)證了本次研究開發(fā)的無氟和低氟含鈦保護(hù)渣適合工廠板坯連鑄生產(chǎn)工藝的要求,并取得了良好的應(yīng)用效果。具體研究工作和結(jié)論如下:
　　①對無氟含鈦保護(hù)渣物理性能的研究。
　　1)隨著堿度提高,無氟含鈦保護(hù)渣的熔化溫度、轉(zhuǎn)折溫度升高,粘度和渣膜的傳熱能力均有所下降;2)無氟含鈦保護(hù)渣在轉(zhuǎn)折溫度前的粘度增幅較大,但其

4、1300℃時(shí)對應(yīng)的粘度與拉坯速度的乘積η1300℃νc值在0.10~0.35范圍內(nèi)(假定板坯連鑄機(jī)的拉坯速度為1.30m.min-1),有合理的潤滑性能。
　?、趯Φ头伇Ｗo(hù)渣物理性能的研究。
　　1)含氟小于4%的低氟含鈦保護(hù)渣水中F-濃度不足工廠用的高氟保護(hù)渣3D的20%,水也從3D渣的酸性變?yōu)橹行?2)堿度和TiO2含量增加,低氟含鈦保護(hù)渣的熔化溫度升高,而Li2O、Na2O和MnO等熔劑均能起到降低保護(hù)渣熔化溫度的

5、作用,其對低氟含鈦保護(hù)渣熔化溫度影響大小順序?yàn)?Li2O>TiO2>Na2O>MnO;3)堿度提高,低氟含鈦保護(hù)渣的粘度降低,轉(zhuǎn)折溫度升高;4)TiO2含量增加時(shí),低氟保護(hù)渣粘度和轉(zhuǎn)折溫度均先減小后增大,當(dāng)TiO2=6%時(shí),粘度和轉(zhuǎn)折溫度均取最小值,且在溫度降低過程粘度的增幅較小;5)當(dāng)TiO2含量(0~12%)增加時(shí),鈣鈦礦的析出增強(qiáng),且晶粒尺寸逐漸增大,渣膜熱阻增大,平均熱流密度降低;6)堿度升高,低氟含鈦保護(hù)渣渣膜厚度逐漸增厚,且

6、結(jié)晶性能增強(qiáng),渣膜熱阻增大,平均熱流密度變小;7)而隨著TiO2含量增加,保護(hù)渣固渣膜厚度先增厚再變薄,且當(dāng)TiO2=8%固渣膜最薄;8)MnO有降低低氟含鈦保護(hù)渣渣膜熱流密度的作用,添加1.2%的MnO后,渣膜平均熱流密度降低率為6%,但MnO添加量超過2%后對降低熱流密度的作用會很小。
　?、蹮o氟和低氟保護(hù)渣在工業(yè)試驗(yàn)中的應(yīng)用。
　　1)工業(yè)試驗(yàn)中,無氟和低氟含鈦保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)行為正常,消耗量合理,無粘結(jié)現(xiàn)象發(fā)生;2)

7、但在澆注碳含量為0.10%~0.14%的包晶鋼時(shí)鑄坯質(zhì)量差別明顯,BCX-1澆注的鑄坯表面裂紋發(fā)生率高達(dá)91.67%,而BCX-2與3D渣澆注鑄坯表面裂紋發(fā)生率相當(dāng),均低于10%;3)澆注碳含量為0.07%~0.10%的中碳鋼時(shí),WF-1、BCX-3和BCX-4鑄坯表面均未發(fā)現(xiàn)縱裂紋;4)BSE(EDS)與XRD分析結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)室渣膜在結(jié)構(gòu)上與實(shí)際結(jié)晶器中的渣膜很相似,并且在實(shí)際結(jié)晶器內(nèi)低氟含鈦保護(hù)渣渣膜中并未發(fā)現(xiàn)會惡化保護(hù)渣潤滑作用的