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合金钢连铸结晶器保护渣的基本功能

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结晶器保护渣

结晶器保护渣
结晶器保护渣
目录
1.保护渣的冶金功能 5.保护渣对铸坯质量的影响
2.保护渣的基本特性
6.保护渣的选择和使用
3.保护渣的类型
7.保护渣的性能评价
4.保护渣和连铸浇注条件之间的关系
保 护 渣 作 用 机 理
保护渣在结晶器中的行为：
加入保护渣
钢水提供热量
形成三层结构
保护渣的铺展性
保 护 渣 作 用 机 理
保护渣使用过程中需要测定的参数：
6
. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 測結晶器中總熱流值 結晶器銅板溫度變化與其位置和時間的關係 保護渣消耗量與澆鑄拉速的關係 保護渣在彎月面區的積聚（渣圈問題） 檢測鑄胚在彎月面的振痕 結晶器和鑄胚間的摩擦力和拉速的關係 鑄胚表面溫度在長度和寬度的變化 裂紋的類型,頻率和嚴重性 可見氧化物缺陷的頻率
不大于350x10-3N/m
弯月面曲率半 界面特性 径
吸收夹杂物能 力 吸收夹杂后性能稳 定 夹渣
保护渣种类
优点
缺点 铺展性差、污 染环境、易吸 水
应用
粉状保护渣
3 . 保 护 渣 的 类 型
颗粒保护渣 预熔型保护渣 发热型保护渣 高速连铸保护 渣 表面无缺陷铸 坯保护渣 特殊钢连铸保 护渣 无氟保护渣 流动性强、成 分均匀，耗量 少 成渣均匀性好 形成液渣快 满足高速连铸 能减少铸坯表 面缺陷 减少钢液增碳 减少水污染、 降低铸坯夹杂
含氟量的选择：
6
. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 连铸结晶器保护渣中一般是依赖氟化物来调 节熔点、黏度。 a、浇注过程中保护渣中的氟化物大约有20%~30%溶 入二冷水中，造成水污染，如果循环使用会腐 蚀铸机，降低铸机寿命。 b、污染环境，对人体有害； c、F-是侵蚀浸入式水口的主要成分。 一般来说F-含量要控制在10%以下，不得 大于15%，如果是采用低氟或者无氟保护渣， 二冷水的成本可节约90%，而且由于减轻了铸 机的腐蚀，使得设备维修成本降低，喷嘴寿命 延长。

保护渣

保护渣

【连铸保护渣的作用是什么?】(1)绝热保温防止散热；(2)隔开空气，防止空气中的氧进入钢水发生二次氧化，影响钢的质量；(3)吸收溶解从钢水中上浮到钢渣界面的夹杂物，净化钢液；(4)在结晶器壁与凝固壳之间有一层渣膜起润滑作用，减少拉坯阻力，防止凝壳与铜板的粘结；(5)充填坯壳与结晶器之间的气隙，改善结晶器传热。

一种好的保护渣，应能全面发挥上述五个方面作用，以达到提高铸坯表面质量，保证连铸顺行的目的。

【对保护渣熔化模式有何要求?】在连铸过程中加入到结晶器的保护渣，要完成上述五个方面的功能，必须要求保护渣粉有规定的熔化模式，也就是要求在钢水面上形成所谓粉渣层—烧结层一液渣层的所谓三层结构。

添加到结晶器高温钢液(1500℃左右)面上低熔点(1100～1200℃)的渣粉，靠钢液提供热量，在钢液面上形成了一定厚度的液渣覆盖层(约10～l5mm)，钢水向粉渣层传热减慢，在液渣层上的粉渣受热作用，渣粉之间互相烧结在一起形成所谓烧结层(温度在900～600℃)，在烧结层上粉渣接受从钢水传递的热量更少，温度低(<500℃)，故保持为粉状，均匀覆盖在钢水面上，防止了钢水散热，阻止了空气中的氧进入钢水。

在拉坯过程中，由于结晶器上下振动和凝固坯壳向下运动的作用，钢液面的液渣层不断通过钢水与铜壁的界面而挤入坯壳与铜壁之间，在铜壁表面形成一层固体渣膜，而在凝壳表面形成一层液体渣膜，这层液体渣膜在结晶器壁与坯壳表面起润滑作用，就像马达轴转动时加了润滑油一样。

同时，渣膜充填了坯壳与铜壁之间气隙，减少了热阻，改善了结晶的传热。

随着拉坯的进行，钢液面上的液渣不断消耗掉，而烧结层下降到钢液面熔化成液渣层，粉渣层变成烧结层，再往结晶器添加新的渣粉，使其保持为三层结构，如此循环，保护渣粉不断消耗。

【如何实现使结晶器保护渣粉形成所谓“三层结构”?】要发挥保护渣5个方面功能，就必须使添加到结晶器渣粉形成“三层结构”。

要形成“三层结构”关键是要控制保护渣粉的熔化速度，也就是说，加入到钢液面的渣粉不要一下子都熔化成液体，而是逐步熔化。

连铸结晶器保护渣

连铸结晶器保护渣
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连铸技术
炭质材料对熔化速度的影响规律是：炭量越多， 炭的粒度越小和比表面积越大，则降低熔化速 度的作用越强烈。常用的炭质材料降低熔化速 度的顺序是：碳黑>高炭石墨> 土状石墨。。
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3.3 保护渣粘性特征
连铸技术
保护渣粘度是控制结晶器与铸坯之传热和润滑的 重要参数。粘度过大，熔化的保护渣不易渗入 结晶器和铸坯之间的缝隙内，铸坯的润滑条件 恶化，导致坯壳不易从结晶器内拉出，甚至造 成粘性漏钢事故。粘度过低，熔化的保护渣大 量流入结晶器和铸坯之间，铸坯润滑和传热不 均，导致表面裂纹产生，产生废品。
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连铸技术
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硅氧离子团结构图
连铸技术
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氧化物对保护渣熔体网络的作用
连铸技术
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3 连铸保护渣的物理和化学性质
连铸技术
连铸过程对保护渣的物理及化学性质有一定的要 求。保护渣的熔化温度、粘度及表面张力的大 小取决于渣的化学成分。保护渣的研制和使用 过程要对其密度、熔化温度、粘度、表面张力 和溶解吸收非金属夹杂物能力等基本性质进行 测定。除了上述几个基本性质之外，保护渣的 熔融速度、熔融模型以及导热性也是衡量保护 渣性能的主要指标。
用于连铸保护渣的原材料种类繁多，分为天然矿 物（如石灰石、萤石、硅灰石、石英砂等）和 人造矿物（工业废渣、水泥熟料、玻璃粉、人 造硅灰石等）。
6Leabharlann 连铸技术保护渣组成、性能与原料选择之间的关系
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连铸技术
保护渣的物性指标主要包括成分、熔点、熔速、 粘度等，这些指标主要取决于 CaO、SiO2、 Al2O3的百分含量、组成助熔剂和熔速调节剂 的成分及加入量。不同的钢种、断面或拉速对 保护渣的特性要求差别比较大，相应地，保护 渣的化学成分变化也很大。

对连铸结晶器保护渣渣层分析

对连铸结晶器保护渣渣层分析

对连铸结晶器保护渣渣层的分析[摘要]连铸结晶器保护渣的主要功能包括：使结晶器壁与铸坯壳之间保持润滑；控制结晶器与铸坯之间的热交换；保持结晶器顶部处于绝热状态；防止钢水二次氧化；吸收钢水中上浮到液面的夹杂物。

其中两个最为重要的功能是保持结晶器壁与坯壳间的润滑和控制传热。

[关键词]连铸结晶器保护渣铸坯中图分类号：tf777.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）07-0256-011、引言固态结晶器保护渣的结晶比对铸坯与结晶器之间的热流量有重要影响。

某些特定钢种的保护渣是根据该钢种特有的冷却条件而设计的。

有鉴于此，结晶器保护渣的组织结构和凝固特性具有重要意义。

结晶器保护渣中的晶体成分愈多，结晶器保护渣结构愈疏松，从而降低保护渣内的辐射传热。

中碳钢结晶器保护渣具有较高的结晶比，保护渣层内的传热较为均匀，有利于降低连铸坯内的纵裂纹的形成。

结晶器凝固保护渣的取样位置位于结晶器以下部位。

通过分析渣样横截面可以看出沿渣膜厚度方向存在着不同的结晶形态。

对于非中碳钢结晶器保护渣而言，并不需要太高的保护渣结晶比。

实际上在铸坯壳出结晶器之前要达到足够的厚度常常需要较高的传热速率。

因为浇铸这些钢种时的拉坯速度较高（>1.3m／min）。

现已对结晶器保护渣的结晶情况即结晶倾向进行了实验室和工厂的实验研究。

试验室的大部分试验研究，均是在对保护渣控制加热或控制冷却的试验条件下进行，然后再对凝固的保护渣进行分析研究。

在对保护渣的结晶研究中广泛使用了差热分析方法（dta）。

在本研究中，为了确定液态结晶器保护渣在冷却时的结晶温度，在实验时将保护渣的温度变化与参照试样进行了对比。

采用差热分析的方法研究表明，结晶器保护渣的结晶趋势随cao／sio2的比值、li2o、tio2和zro2含量的增加而增强，随b2o3含量的减少而增强。

fonseca等人对自己所采取的保护渣样进行了研究，结果表明，中碳钢保护渣结晶层厚度和保护渣层总厚度均比低碳钢保护渣高。

结晶器保护渣

结晶器保护渣
结晶器保护渣在连铸工艺中扮演着至关重要的角色，其具备多种冶金功能以确保铸坯的质量。保护渣通常由粉渣层、烧结层和液渣层组成，各层在连铸过程中发挥着不同的作用。其中，F（氟化物，如CaF2）作为保护渣的重要成分之一，对保护渣的性能及连铸过程产生显著影响。F的加入可以降低保护渣的熔点，提高其熔化速度和流动性，有助于液渣层在钢液表面的均匀覆盖。此外，F还能促进保护渣对钢液中夹杂物的吸收和溶解，从而净化钢液，提高铸坯的纯净度。然而，ห้องสมุดไป่ตู้的含量也需要严格控制，过高的F含量可能导致保护渣的黏性降低，影响润滑效果，甚至可能引发铸坯表面的质量问题。因此，在选择和使用结晶器保护渣时，需要根据具体的连铸工艺条件和钢种要求，综合考虑F等成分的含量及其影响，以确保连铸过程的顺利进行和铸坯质量的稳定提升。

保护渣作用

保护渣作用

保护渣作用连铸过程中，结晶器内钢水表面覆盖，能迅速形成三层结构，提高铸坯质量，防止表面纵裂和漏钢事故，能吸咐有害的夹杂物，防止钢液二次氧化及有效防止热散失的特点。

产品为空心球颗粒中，保温性好，铺展性强，不浸蚀水口，不人使铸坯表面产生渣、麻坑等缺陷。

硼和铁的合金。

根据含碳量，硼铁可分为低碳（C≤0.05%～0.1%,9%～25%B）和中碳（C≤2.5%,4%～19%B）两种。

硼铁是炼钢生产中的强脱氧剂及硼元素加入剂。

硼在钢中的最大作用是只需极微量即可显著提高淬透性而取代大量合金元素，另外还可改善力学性能、冷变形性能、焊接性能及高温性能等。

在钢中添加0.07%B可显著提高钢的淬透性。

硼加入18%Cr、8%Ni的不锈钢中经过处理可使沉淀硬化，改善高温强度和硬度。

在铸铁中硼会影响石墨化，因而增加白口的深度使其冷硬耐磨。

在可锻铸铁中加入0.001%～0.005%的硼，有利形成球墨和改善其分布状况。

目前低铝、低碳硼铁是非晶态合金的主要原材料。

根据GB5082-87标准，我国硼铁分为低碳和中碳两类8个牌号。

主要用于钢和铸铁中。

用于合金结构钢、弹簧钢、低合金高强度钢、耐热钢、不锈钢等。

硼在铸铁中可提高韧性、耐磨性，在汽车、拖拉机、机床等制造中有广泛应用。

钼铁是钼与铁的合金。

它的主要用途是在炼钢中作为钼元素的加入剂。

钢中加入钼可使钢具有均匀的细晶组织，并提高钢的淬透性，有利于消除回火脆性。

在高速钢中，钼可代替一部分钨。

钼同其他合金元素配合在一起广泛地应用于生产不锈钢、耐热钢、耐酸钢和工具钢，以及具有特殊物理性能的合金。

钼加于铸铁里可增大其强度和耐磨性。

镍大量用于制造合金。

在钢中加入镍，可以提高机械强度。

如钢中含镍量从2．94％增加到了7.04％时，抗拉强度便由52．2公斤／毫米2增加到72．8公斤／毫米3。

镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。

含镍36％、含碳0.3-0．5％的镍钢，它的膨胀系数非常小，几乎不热胀冷缩，用来制造多种精密机械，精确量规等。

连铸理论及工艺-结晶器保护渣(东北大学课件)



连铸结晶器弯月面区域的定义为:从弯月 面根部以下45mm到根部以上45mm从结 晶器内壁到离壁20mm处的区域。
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2）钢液弯月面的作用
受结晶器的强烈冷却作用。突出的弯月面开始凝固，形成了极薄的 坯壳，在向下运动的过程中受钢水静压力的作用变形，形成了铸坯 的凝固壳。


如果弯月面表面干净，具有较大的曲率半径，变形能力大，就容易 恢复变平，则铸坯的某些表面缺陷就难以产生。
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7 保护渣理化性质 7.1保护渣的熔化特征
保护渣熔点/熔化温度

保护渣是由各种氧化物和氟化物组成，没有固定的熔点，一般用半球点温度定义保护渣的熔 化温度。大多数结晶器保护渣的熔化温度在1000～1200℃。

为了保证保护渣消耗量和吸收夹杂物，一般情况下熔渣层厚度控制在10mm左右。 连铸保护渣熔化温度的高低一般取决于助熔剂加入种类和数量，对保护渣熔化温度起决定作 用的熔剂种类： 苏打粉（Na2CO3）冰晶石（Na5Al3F14） 硼砂（NaB4O7) 萤石（CaF2、NaF） 常用助熔剂对降低熔化温度的次序为： NaF> Na5Al3F14 > Na2CO3> NaCl > CaF2
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： A ： B
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保护渣原料选择

连铸保护渣化学成分因需要不同而改变。就保护渣原料选择而言，化学成分决定 了保护渣使用性能。用于连铸保护渣的原料种类繁多，分为：

天然矿物 石灰（CaO)、萤石(CaF2)、铝钒土、硅灰石(CaO·SiO2)、 石英砂(SiO2)，白云 石，长石，珍珠岩，蛭石等；
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凝固后渣膜的矿物组成

连铸保护渣2

连铸保护渣2连铸保护渣是直接影响连铸稳定生产和改善铸坯质量的一种功能性消耗材料,它具有绝热保温,防止再氧化,吸收夹杂物,均匀传热,润滑坯壳等功能,在连铸工艺中起着至关重要的作用,由于保护渣的显著作用,各国连铸工作者对保护渣都非常重视.1保护渣的基本特性1.1保护渣的熔融特性保护渣在结晶器内的熔融过程示意图(略).保护渣在熔融状态时自上而下可形成粉渣层,烧结层及熔渣层3层结构,起绝热保温,防止再氧化,吸收夹杂物的作用;在结晶器与坯壳之间形成固态渣膜(玻璃质层,结晶质层)和液态渣膜两层结构,起到"润滑"和"控制传热"作用,靠结晶器一侧是固态层,造坯壳一侧是液态层;固态层中进一步分为玻璃质层和结晶质层,且有结晶粒度的差异.渣膜在厚度方向上的不同结构层,有着不同的"润滑"和"传热效应".日本NKK公司的一项研究证实[21,通过提高结晶温度可加快渣的结晶速度(实质上是增加渣膜中的结晶质层厚度),由此开发出一种可减少中碳钢表面纵裂的新型保护渣.然而,由于玻璃质层的组分质点是无序排列的,振动范围较大,体系内能也较大,因而热阻较小,对控制传热的影响较小;相反,结晶质层的热阻较大,对控制传热的影响较大.根据不同浇铸条件(钢种,断面,拉速等)对结晶器传热的不同要求,调整渣膜中玻璃质层和结晶质层的比例,可以达到改善坯壳向结晶器的传热,从而达到控制铸坯表面缺陷的目的.LZ保护渣的冶金特性1.2.1粘度粘度是保护渣的一个重要参数,粘度太大或太小,都会使渣膜厚薄不均,润滑传热不良,甚至引起收稿日期2003折-21作者简介:饶添荣(1974)男,福建龙岩人,工程师,从事炼钢连铸工艺工作.万方数据106江西冶金2003年12月坯壳悬挂撕裂.粘度与温度的关系式为[[3171二A" T"exp(B/T)式中,7为粘度〔泊);T为绝对温度;A,B为常数.对于一定成分的渣,随温度降低粘度呈突然性增大趋势,所以一般希望从弯月面到出结晶器的坯壳表面温度应大于1 150℃,且要求渣粘度不会发生突变,这对保持均匀渣膜厚度,确保良好润滑极其重要.1.2.2表面张力熔渣的表面张力和金一渣的界面张力决定了熔渣润湿钢的能力,它影响夹杂物分离,夹杂物吸收, 渣膜的润滑和铸坯的表面质量,是一项重要的冶金特性.结晶器液面有保护渣层覆盖时结晶器中钢液弯月面半径与表面张力和界面张力的关系为[[31y, = 5.43 x 10-2.二一./P,一P.) la口._.=a二一少二coso式中,Y.为弯月面半径;'_,为金一渣界面张力; ..,,.为钢,渣表面张力;9为润湿角;P. "o.为钢, 渣密度.若Y.大,弯月面凝固壳受钢水静压力作用贴向结晶器壁就越容易,润滑良好,坯壳裂纹也就难于发生.若Y.小,就会破坏弯月面的薄膜弹性性能,铸坯易于发生裂纹,夹渣等表面缺陷.1.2.3熔点与熔化速度保护渣的熔点的基本原则是必须低于结晶器内的钢水温度,只有这样保护渣才能熔化,一般为950 ℃一1200℃,主要取决于保护渣的的原料组成及其化学成分.熔化速度决定钢液面上形成熔渣层厚度和渣的消耗量.熔化速度过慢,形成熔渣层过薄,渣膜不均匀,润滑传热就不好;熔化速度过快,粉渣层很快消失,熔渣层易结壳,渣膜厚度增加,使传热减慢,坯壳减薄而易产生裂纹.因此,必须合理控制保护渣的熔化速度.保护渣熔化速度一般是由其成分中的炭粒子来控制完成的,控制能力的强弱决定于炭粒子的种类和数量[41.表现在它对造渣材料的分融能力和对造渣材料生成的熔体的流动阻滞能力.炭粒子的原材料常见的有炭黑和石墨.炭黑在温度较低区域里有很强的分融能力和控制效率,在高温区其作用却大为降低;石墨开始氧化的温度高且慢,控制高温能力强,故有延缓保护渣的烧结和熔化功能.1.2.4吸收溶解夹杂物的能力保护渣碱度提高,可改善保护渣吸收和溶解钢中夹杂物的动力学条件而有利于吸收夹杂物,但碱度过高,熔渣中易析出钙铝黄长石(2CaO从qSi02),枪晶石((3CaO.2Si02 - CaF2 )等高熔点物质,使熔渣的析晶温度和析晶能力增高,恶化保护渣的玻璃化特性,破坏了熔渣的均匀润滑和传热,引起铸坯缺陷甚至拉漏,故碱度控制应合理.2保护渣的选择与应用2.1保护渣原料的选择保护渣的主要成分为.O, SiO2, A1203, 990,Fe2O3, N% 0, K2 0, Li20, CaF2以及炭粒,Ca()和Si02 约占60%一70% , CaO/Si马(即碱度)之比通常在0.8一1.2.加人Na20, Cal,是为了降低熔化速度和粘度,炭粒起隔离熔滴,调节熔化速度的作用.保护渣原料的选择要做到组成合理,成分稳定;既要满足连铸质量的需要,又要经济节约,尽可能就地取材,充分利用当地的废弃资源.例如国内某些保护渣厂常用的保护渣原料有玻璃粉(SiO2大于70% , Na20大于13%),水泥,高炉渣,烟道灰,固态水玻璃,苏打,萤石等[31,由这些原料按照不同比例配制成需要的渣料.表1,表2分别示出了保护渣常用的基料及助熔剂的化学成分.表1保护渡常用基料的化学成分化学成分,%基料—si场Cs0鸽乌.鲍pMn0 Na,O残伪高炉渣25一3933一45 s一15 2一8 0.1一1.0 < 1电厂灰45一60 2一5 10一20 1一4 2一6 3一8'钾土60-65 1一2 1〕一IS 5一7 <13" 1一2水泥熟料19一2260一65 5-7 1一4 <6白渣45一5518一22 <9 0.25%的硬钢)一1.0,C为13%一14%,q1,为..3 Pa-s(用于软钢)一0.45(用于硬钢),熔渣层厚度3一5.5 mmo颗粒渣不适用于小方坯,因其熔化均匀,宜用于MCAK钢板坯和大方坯.德国Sulukl. k等人认为[91,保护渣中MnO为3 . 5 % , CaO/SiO2为0.9,11.为..25 Pa "s, Ta为900 ℃,T.为1 025℃,能满足c大于等于0.35%,Mn大于等于0.65%的大断面圆坯的表面质量要求.马钢连铸圆坯主要用于生产车轮轮箍用钢,此类钢由于含碳量,含锰量均较高,因此要求钢水纯净度很高,尤其是钢中气体([01, [H]-, [N])的含量,要求控制在很低的水平,以至冶炼时加Al量较高,在保护浇铸效果不佳的情况下,A1203和AIN夹杂将进一步增加,使圆坯表面易形成线状缺陷.浇铸这类钢,保护渣既要有好的润滑特性,又要有低的传热强度;因此,保护渣粘度要适当高些(,,为0.30-0.50 Pa- s);为了防范点状凹陷和确保有良好的吸收夹杂物的能力,碱度要适中(R为0. 90) [301渣中A12 Os含量要低些;另一方面要确保有一定渣耗量(0.45一0.70甲t) a2.2.3异型坯用保护渣马钢引进的3机3流异型坯/矩型坯连铸机,铸坯尺寸为异型坯:750 mm x 450 mm x 120 mm, 50 rim x 300 mm x 120 mm;矩型坯:;250 mm x 380 mm.因砂打石硼苏萤万方数据108江西冶金2003年12月其独特的截面形状和复杂的连铸工艺决定了对保护渣要求更为严格,马钢根据异型坯生产特点,选择了3类保护渣进行了生产试验研究:(1)低碱度(0.8),较高熔点(1 171℃)和粘度(1.39 Pa-s);(2)中碱度(1.02),较高熔点(1 188℃)和粘度(1.10 Pa-s);(3)中高碱度(1.12),较低熔点(1 145 9C)(0.84Pa- s);把这3类保护渣的理化性能与从韩国进口的相比较,第三类保护渣的效果与其一致,有利于改善异型坯表面质量.韩国异型坯保护渣成分如表3所示.根据马钢的生产实践,在设备条件和操作因素不变的情况下,异型坯表面裂纹与保护渣粘度和拉速有关,对于小断面异型坯控制,I .叽在0.5一0.6Pa " s " m/min;大断面控制在0.5 Pa "s"m/min时,能够防止异型坯腹板纵裂.表3韩国异型坯保护渣成分化学成分,%企业'ISQi0.50073Px01:::竺喻011光阳Indl印】s;oi Al,场31.36 12.2624.69 13.181._843491Fei 011.533.137.8024.2035.8219.56M酥】2.472.291._000.79Na}00.254.531._120.792.2.4溥板坯连铸用保护值墨西哥Hylsa公司的CSP连铸机,铸坯厚50mm,低碳钢拉速3.0一5.5 m/xnin.其所用保护渣, 开浇时用发热型渣,连浇时用球形空心颗粒渣(R为0.86, A1203为8.0% , Na2O+K20+Lie.为12%,F为6.5%,1},为0.18 Pa "s, Ta为1 300℃,T,为1 070℃,渣耗.095 kg) [u],这种开浇时和A铸时分别用不同类保护渣的作法,在实际使用中的效果很好,在薄板坯连铸中具有推广价值.马钢CSP薄板坯连铸机预计于2003年10月份建成投产,规格0.8一12.7二x 900一1 600 mm.由于CSP工艺具有拉速快,凝固快,易产生粘结漏钢以及铸坯表面质量差等特点,借鉴前人的经验,对保护渣的选用将综合考虑下列因素.(1)为了防止钢液二次氧化和确保具有良好的绝热保温性能,选择有良好铺展性,熔化均匀性和抗波动性的保护渣;(2)生产超低碳钢时,为了防止钢液增C,应采用低C或无C且熔化性能好的保护渣;(3)应有良好的吸收溶解A12 03夹杂的性能;(4)成渣快,玻璃化率高,润滑性能好,传热性能要均匀稳定;(5)环保和高性价比.3结语(I)保护渣具有绝热,保温,防止氧化,均匀传热,润滑和吸收夹杂物功能;(2)保护渣原料的选择应组成合理,成份稳定,既要满足连铸质量的需要,又要经济节约,尽可能就地取材,充分利用当地的废弃资源;(3)保护渣的选用应根据钢种,断面,拉速和振动参数等因素而定,在生产实践中应区别对待; (4)高拉速下,可选择低熔点,高熔速,低粘度,低析晶率和低析晶温度保护渣;(5)异型坯连铸保护渣,控制v K小断面在0.5一0. 67 Pa " s " m/min,大断面在0.5 Pa "s"m/min, 能够防止异型坯腹板纵裂;(6) CSP连铸用保护渣可采用低熔点,低粘度,低结晶温度,熔速快和玻璃性好的多组元保护渣。

最新连铸保护渣基础知识

最新连铸保护渣基础知识连铸保护渣在连铸过程中起着非常重要的作用，它可以保护钢水不受外界氧化，减少钢水中的杂质和气泡，并调整钢水的温度和流动性，确保最终铸造出高质量的产品。

本文将介绍最新连铸保护渣的基础知识，包括其主要成分、性能和应用。

一、连铸保护渣的主要成分连铸保护渣的主要成分通常包括氧化物、碳化物和氟化物等。

其中，氧化物是最常见的成分，包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。

这些氧化物能够与钢水中的杂质和氧发生反应，形成不溶于钢水的氧化物渣和气泡，达到保护钢水的目的。

二、连铸保护渣的性能1. 抗渗透性：连铸保护渣应具有较好的抗渗透性，能形成一层致密的保护层，阻止钢水渗漏。

2. 熔化性：连铸保护渣应具有适当的熔化性，能够在高温下迅速熔化，并形成均匀的保护层。

3. 抗氧化性：连铸保护渣应具有较好的抗氧化性能，能够抵御高温氧化环境的侵蚀，保护钢水不受氧化。

4. 温度控制性：连铸保护渣应具有一定的温度控制性，能够吸收钢水的过剩热量，调整钢水的温度。

5. 流动性：连铸保护渣应具有一定的流动性，能够在结晶器内形成均匀的保护层，并顺利排出。

三、连铸保护渣的应用连铸保护渣广泛应用于钢铁冶炼和连铸过程中。

它可在连铸过程中形成一层保护层，保护钢水不受外界氧化，并减少钢水中的气泡和杂质。

此外，连铸保护渣还有以下应用：1. 调温：连铸保护渣可通过吸收钢水的过剩热量，调整钢水的温度，确保连铸过程中的温度控制。

2. 减少结晶器磨损：连铸保护渣可在结晶器内形成一层均匀的保护层，减少结晶器的磨损。

3. 改善钢水流动性：连铸保护渣具有一定的流动性，可改善钢水的流动性，使其在连铸过程中顺利流动。

4. 减少内包体生成：连铸保护渣中的氧化物和其他化合物能够与钢水中的氧和杂质发生反应，减少内包体的生成。

5. 提高产品质量：连铸保护渣能够保护钢水不受外界氧化，减少钢水中的杂质和气泡，从而提高最终产品的质量。

6. 减少能源消耗：连铸保护渣的应用可以减少能源消耗，提高冶炼效率。

Stollberg结晶器保护渣技术资料

连铸保护渣技术发展1、结晶器保护渣的功能1.1．保护渣在结晶器中的分布结晶器保护渣是一种用于连续铸钢的人工合成渣，它被连续地加到结晶器钢液面上，熔化后成为液渣而从铸坯与结晶器壁间隙向下流出。

图1示出了保护渣在连铸结晶器内总的分布情况，钢液面上的保护渣通常有四层典型层状结构：（1）、位于最顶层的未熔、未反应的黑色固渣层；（2）、位于中间的多相烧结层；（3）、固渣开始熔化的糊状区；（4）、直接与钢液接触的熔渣层；当然，在弯月面处熔渣与水冷结晶器铜壁接触还产生渣圈。

渣圈具有从固态到液态的完全不同的相结构特征（即玻璃体、结晶体和液体），根据其尺寸大小，这种多相契形渣圈硬块（它随结晶器上下运动）对弯月面区的传热过程有很大影响。

弯月面处的渣圈厚度约1~3mm并部分取决于保护渣性能。

弯月面下结晶器与铸坯间隙的渣膜中的渣膜由紧靠结晶器的固态渣膜和直接与铸坯接触的液态渣膜组成。

沿不清楚这种渣膜是以一薄层覆盖整个铸坯表面，还是更倾向于断断续续地部分覆盖铸坯表面。

1.2．保护渣的功能保护渣功能有：✧润滑铸坯；✧控制铸坯向结晶器传热；✧对结晶器钢液表面绝热保温；✧防止钢液氧化；✧吸收上浮到钢液表面的夹杂。

最重要的两项功能是润滑和控制传热，这将在后面作详细讨论；保温功能：保护渣应避免结晶器钢液面特别是靠近结晶器壁弯月面区部分凝固。

提高保护渣的保温性可提高弯月面区的温度，有助于铸坯减轻振痕及针孔等皮下缺陷。

影响保温性的主要因素是未熔层的比重，但渣中碳质材料垢物理状态对保温性也有影响。

防止氧化功能：含Fe2O3、MnO低的连续分布的熔渣层能将钢液面与空气隔离而有效的防止钢液氧化。

吸收夹杂功能：熔渣可吸收钢液中上浮的Al2O3等非金属夹杂物。

提高碱度（通常重量百分比CaO/SiO2在0.8~1.25）和降低渣中Al2O3原始含量有助于提高保护渣吸收非金属夹杂物的能力。

1.3．关键因素保护渣对连铸工艺顺行和铸坯表面质量有决定作用。

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(3) 高碱度高玻璃化熔渣的结构处于环状 、 群状 和 岛 状 硅 酸 盐 范 畴 , 可 大 量 吸 收 夹 杂 物 , Al2O3 、TiO2 夹杂物进入熔渣中可起到“造 链”作 用 ,参与熔渣网络的形成 ,熔渣结构向链状 、层状 和架状硅酸盐转化 ,玻璃性得到改善 。
运用该理论开发的结晶器保护渣成功地浇注
理论分析和大量生产实践均表明 ,含钛不锈 钢在精炼 、钢水转运及浇注过程中 ,易产生 TiN 和 TiCN 夹杂物 ,它们是结晶器钢液面上出现“冷皮” 现象的主要原因 ,也是含钛不锈钢铸坯产生夹杂 物和出现生产事故的重要根源 。
研究发现[3] ,固态 TiN 和 Ti ( C ,N) 与熔融保 护渣可发生润湿 ,但从 TiN 在熔渣中的溶解动力 学研究中发现 , TiN 难于在中性或还原性的熔渣 中溶解 , 使用富含 Fe2O3 或 MnO2 的氧化性开浇 渣 ,可将 TiN 和 Ti (C ,N) 转化为易被熔渣吸收的 TiO2 ,达到消除“冷皮”的目的 。
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第1期
王 谦等 :合金钢连铸结晶器保护渣的基本功能
·3 ·
表 1 高碱度高玻璃化熔渣的组成和性能 Table 1 Ingredient and features of high basic and high glassy fluxes
(2) 钢液中[ S] 、[ O ] 等表面活性元素含量较 高的钢种 ,钢 —渣界面张力小 ,钢与渣难分离 ,易 引起 铸 坯 夹 渣 。如 含 硫 易 切 钢 ( [ S ] 、[ O ] 含 量 高) 、部分焊条焊丝钢 ( [ O ] 含量高) ,其铸坯夹渣 (夹杂) 严重时往往引起高速线材轧制过程中频繁 断线 。通过提高保护渣的保温性可使上述缺陷得 到缓解 。
为了维持结晶器钢液面上的保护渣具有良好 的保温性能 ,在连铸生产过程中应采用“黑渣面” 操作 ,分段式水口密封不严吸气多 、吹 Ar 量过大 、 流股失控液面翻卷及操作习惯等因素均会造成钢 液面裸露或渣面泛红 ,这些因素均不利于提高铸 坯质量 。
2 保护渣吸收夹杂物的能力
与普碳钢相比较 ,合金钢在精炼和浇注过程 中产生的夹杂物较多 ,为了提高弯月面钢液洁净 度 ,希望合金钢连铸保护渣具有较强的吸收夹杂 物的能力 ,除此之外 ,熔渣吸收夹杂后 ,其粘度 、凝 固温度 、结晶性能等物性参数应相对稳定 ,避免因 急剧变化危害铸坯质量和连铸工艺顺行 。通常 , 可将合金钢连铸过程中出现的常见的典型夹杂物 分为 3 类 : 钛化合物夹杂 ( TiN , TiCN , TiO2) ,Al2O3 类夹杂 ,稀土氧化物夹杂 。针对不同类型的夹杂 物及相应的钢种浇注凝固特性 ,可采用不同的保 护渣理论和方法 。 2. 1 TiN 和 TiCN 夹杂物的氧化处理法
Abstract The function of temperature holding 2 heat insulating and avoiding liquid steel oxidizing , ability for adsorp2 tion of inclusion , lubricating casting billet and controlling heat transfer functions of mould fluxes for alloy steel have been an2 alyzed in this article. The improvement of heat insulating property of fluxes is beneficial to alleviate oscillating mark and slag entrapment defects of cast billet ; it is important to promote ability of fluxes for adsorption of inclusion to decrease inclusion in casting billet and restraining breakout during high alloy steel casting ; and the coordination of heat transfer and lubricating functions of mould fluxes has an un2neglect effect to eliminate sticking type breakout and decrease longitudinal crack and mi2 cro crack of surface of cast billet.
针对上述问题 ,重庆大学在经过多年研究保 护渣基础上 ,提出了高碱度高玻璃化连铸保护渣 理论[6 ] ,该理论认为 :
(1) 采用“多组分 ,各组分含量相当”的配渣 原则 ,通过多组分混合效应 、逆性玻璃效应和两性 氧化物转化为网络形成体 ,促进高碱度高玻璃化 保护渣熔体的生成 。
(2) 在高碱度高玻璃化熔渣多组分的条件 下 ,CaO/ SiO2 表示的碱度已不能全面反映熔渣的 碱性特征 ,这类熔渣的碱度可由式 (1) 表示 :
2. 2 运用高碱度高玻璃化熔渣理论促进保护渣 吸收 Al2O3 和 TiO2 夹杂物的能力
在浇注 08Al ,20CrMnTi , E22 ,1Cr18Ni9Ti 等许 多含[Al ] 、[ Ti ]等易氧化合金元素较高的钢种时 , 大量富含 Al2O3 或 TiO2 的夹杂物进入熔渣中 ,易 诱发铸坯缺陷及漏钢事故 。
性 ,还可减少圆坯或方坯的皮下针孔缺陷[1] 。 1. 2 提高保护渣保温性能的作用
通过提高保护渣的保温效果 ,可明显改善下 列钢种铸坯的表面质量 :
(1) 低碳类钢 ,如 10 钢 ,SUS304 , H08A 等 ,这 类钢种初生铁素体坯壳中[ P] 、[ S]偏析小 ,初生坯 壳强度高 ,铸坯振痕较深 ,除设定合适的结晶器振 动参数外 ,使用保温性较好的保护渣提高弯月面 初生坯壳温度 ,有利于减轻振痕过深带来的危害 。
1 结晶器保护渣的保温功能
1. 1 正确理解保护渣保温性能的含义 将固体保护渣加入结晶器钢液面上 ,其隔热
保温作用不仅在于防止钢液面上凝结冷钢 ,更重 要的作用是提高弯月面区域温度 ,一方面提高弯 月面初生凝固坯壳的热塑性变形能力 ,另一方面 促进弯月面处钢 —渣的分离以提高坯壳纯净度 。 近年来的研究还发现 ,通过改善保护渣的保温特
关键词 连铸 保护渣 合金钢
Primary Functions of Mould Fluxes for Alloy Steel Continuous Casting
Wang Qian , Wang Yu , Xie Bing and Chi Jinghao
(College of Materials Science and Engineering , Chongqing University , Chongqing 400044)
Material Index Continuous Casting , Mould Fluxes , Alloy Steel
国内外近来有关连铸保护渣的研究工作 ,大 多是围绕连铸品种和工艺 ,就如何有效 、协调地发 挥连铸保护渣覆盖钢液面减少钢水热损失 、避免 钢液氧化 、吸收夹杂物 、润滑铸坯及控制传热等 5 项功能而展开的 。随着合金钢连铸的增加 ,品种 和连铸工艺条件与普碳钢连铸相比更加繁杂 ,给 实际生产中正确选择连铸保护渣带来了一定困 难 ,本文结合近年来连铸保护渣研究和应用方面 的成果 ,探讨如何正确发挥结晶器保护渣的基本 功能 。
第 25 卷第 1 期 2004 年 1 月
·综述·
特殊钢
SPECIAL STEEL
Vol. 25. No. 1 January 2004 · 1 ·
合金钢连铸结晶器保护渣的基本功能
王 谦 王 雨 谢 兵 迟景灏
(重庆大学材料科学与工程学院 ,重庆 400044)
摘 要 分析了合金钢连铸结晶器保护渣对钢水的保温和避免钢液氧化功能 、吸收夹杂物的能力 、以及 润滑铸坯和控制传热的功能 。改善保护渣的保温性能 ,有利于减轻振痕缺陷和铸坯皮下夹渣 ,提高保护渣吸 收夹杂能力 ,防止高合金钢连铸时的漏钢和减少铸坯夹渣缺陷 ;而协调保护渣传热与润滑的功能对避免粘结 漏钢和减少铸坯表面纵裂纹和微裂纹有着不可低估的作用 。
了[ Al ] = 1. 5 %～2. 0 %的高铝钢 ,显著的减少了 1Cr18Ni9Ti 不锈钢铸坯的扒皮量[7～9] 。 2. 3 控制保护渣碱度促进稀土氧化物在熔渣中
的溶解 在浇注许多高强度低合金钢时 ,常在结晶器 内喂入稀土丝 ,金属稀土及其氧化物对熔渣性能 都有较大影响[10 ,11 ] 。在连铸 09CuPTiRE 等稀土 处理钢时 ,铸坯表面裂纹很多 ,常发生拉漏事故 。 在保护渣 CaO/ SiO2 碱度较低时 ,稀土氧化物 REx2 Oy 在 3 %～10 %含量范围内有一定助熔作用 ,随 RExOy 含量增加 ,保护渣粘度降低 ,熔化温度变化 不大 ,因此 ,针对这种情况可适当提高保护渣熔点 和粘度 ,削弱保护渣粘度降低造成的铸坯裂纹 。 但是 ,大部分连铸稀土处理钢 ,其 [ C ]含量处 于 0. 09 %～0. 16 %的亚包晶区域 ,铸坯裂纹敏感 性强 , 为减少铸坯裂纹采用高碱度 ( CaO/ SiO2 > 1110) 保护渣时 ,渣中 RExOy 含量增加 ,保护渣结 晶温度急剧升高 ,是导致粘结性漏钢的主要原因 。 为了协调上述矛盾 ,一方面必须加强连铸操 作技术管理 ,减少稀土处理钢中的 Al2O3 等脱氧 产物含量 ,避免液面翻动和泛红造成大量稀土丝 氧化进入熔渣 ,尽量减少进入保护渣的稀土氧化 物 ;另一方面必须开发出具有结晶体比例较高和 开始结晶温度较低的保护渣 。采用 Li2O 等低熔 点碱性组分或对渣膜进行着色处理可收到较好的 效果 。 有关稀土钢连铸保护渣的研究还不完善 ,如 何提高稀土氧化物在熔渣中的饱和溶解度和均匀 分布程度等内容 ,还需进行深入的探索工作 。