不同连铸工艺及品种的保护渣技术特征2.docx

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]≈～％的钢种称为中碳钢，而在我国，则将[C] ≈～％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。 裂纹敏感性包晶钢板坯连铸保护渣 对于[C]=～%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×106W/m2, 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 ×106W/m2, 对于中碳钢， 当热流密度超过 ×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。 国内外目前倾向于采用高碱度保护渣，通 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。 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 max?E 及其对应的转折温度 Tc, 测试粘度后的熔渣注入金属模内自然冷却（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 CaO SiO2 CaF2 Al2O3 MgO Na2O R(CaO/SiO2) 7 5 6 6 36 40 7 5 6 6 No.2a 36 40 10 5 6 6 36 40 13 5 6 6 No.2c 36 40 16 5 6 6 36 40 19 5 6 6 38 38 7 5 6 6 37 7 5 6 6 7 5 6 6 7 5 6 6 7 5 6 6 7 5 6 6 表 16 中各渣样半球点熔化温度为 1112～1180℃，1300℃下的粘度为～ , 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 所示组成范围内，研究保护渣结晶性能，其结果对实际生产具有参考价值。 连铸保护渣玻璃化特性和结晶性能的概念 填充于铸坯坯壳与结晶器壁间隙内的保护渣，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， 8s. 8 s. a P 6 ， 度粘 4 2 0 1150 1200 1250 1300 温度，℃ 5 S 4 . aP 3 ， 度粘 2 1 0 1220 1240 1260 1280 1300 温度，℃ 10（a）玻璃化特性良好的保护渣 （b）结晶性能良好的保护渣图 27 保护渣粘度－－温度关系曲线 10 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 max?E 及其对应的粘度－－温度曲线转折温度Tc。利用 max?E 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射和导热 两种方式，渣膜中结晶体比例增多，不仅透明度降低而减少辐射传热，而且结晶层由于温度 梯度而出现微裂纹，可进一步减少传导传热。因此，通过提高保护渣的