保护渣在连铸过程中的作用概要.pptx
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1、保护渣在连铸过程中的作用及其保护渣在连铸过程中的作用及其对工艺和铸坯质量的影响对工艺和铸坯质量的影响2008.11.10保护渣在连铸过程中的作用及其对工艺保护渣在连铸过程中的作用及其对工艺和铸坯质量的影响和铸坯质量的影响n前言n保护渣在连铸过程中的作用和分类n保护渣应与连铸工艺相适应n保护渣对铸坯质量的影响一、前言n连铸技术以其简化生产工序、提高金属收得率、节能降耗、提高铸坯质量和改善劳动条件等优点而得到迅速发展。20世纪末世界平均连铸比为86%,27个工业发达国家已达到90%以上(即全连铸);进入新世纪我国连铸比也达到90%以上,在成为世界钢铁大国的同时,也是世界连铸生产大国。n连铸自采用浸
2、入式水口保护渣浇注至今以有30多年了,它对稳定连铸工艺,扩大连铸品种,提高铸坯质量和产量都是一项极为有效的技术,可以说,连铸能达到目前水平是与该项技术密不可分的。因此,连铸保护渣技术已成为现代连铸技术的重要组成部分,将其列入高科技范畴。各个国家都投入大量人力、物力进行开发研究,并将连铸保护渣形成产业化和商品化,以满足连铸生产要求,促进了连铸的发展。二、保护渣在连铸过程中的作用与分类2.1 保护渣的作用n从总体方面讲,保护渣在连铸过程中有两大功能:一一是是稳稳定定连连铸铸工工艺艺,保保证证其其顺顺行行;二二是是提提高高铸铸坯坯的的表表面面和和皮皮下下质质量量。保护渣在结晶器内具有五个方面的作用。
3、2.1.1 在结晶器内的绝热保温作用n保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用,主主要要是是靠靠保保护护渣渣粉粉渣渣层层厚厚度度和和粉粉渣渣层层的的物物性性来来实实现现(粉渣层厚度、容重及含碳量)。主主要要防防止止结晶器内钢液面结壳和弯月面处温度过低,造成铸坯表面和皮下夹杂。应根据钢种的需要,选择保护渣的保温性能,如浇注高铝钢、1Crl8Ni9Ti等钢种时,要选择保温性能好的渣系,特别要注意弯月面处的保温,否则,将造成铸坯表面和皮下大量夹杂。2.1.2 防止结晶器内钢液的二次氧化n保护渣在结晶器内防止钢液二次氧化的作用,主要主要靠保护渣液渣层来实现。靠保护渣液渣层来实现。通常结晶器内液渣层厚度在
4、1012mm范围内,在液面稳定,水口插入深度合理的情况下,均能起到很好隔绝空气的作用。2.1.3 保护渣具有吸收钢液中上浮夹杂物的作用n 保护渣应具有吸收钢液中上浮夹杂物的能力,特特别别是是结结晶晶器器内内弯弯月月面面处处的的夹夹杂杂物物,应应及及时时地地被被保保护护渣渣同同化化。否则,将会造成铸坯表面和皮下大量夹杂。目前做到使保护渣具有吸收夹杂物的能力并不难,而难难在在保保护护渣渣吸吸收收大大量量夹夹杂杂物物之之后后,还还要要保保持持其其良良好好的的性性能能,以以满满足足连连铸铸工工艺艺的的要要求求,特特别别是是润润滑滑性性能能和和均均匀匀传传热热性性能能。通常夹杂物含量高的钢种,如含铝、钛
5、和稀土元素的钢种,这些元素的氧化物进入渣中,使保护渣的性能有较大的变化,如保护渣的碱度、熔化温度和粘度发生较大的变化。保护渣加入到这一类钢液面上,进行如下反应:3(SiO2)+4Al=3Si+2(Al2O3)(SiO2)+Ti=Si+(TiO2)(SiO2)+2Re=Si+2ReOn解决这一类钢种时,常选用高碱性高玻璃化的保护渣,收到良好效果。2.1.4 保护渣应具有良好的润滑作用n保保护护渣渣的的润润滑滑性性能能是是保保护护渣渣最最重重要要性性能能之之一一,特特别别在在高高拉拉速速的的情情况况下下,更更为为重重要要。这里所说的润滑,是指结晶器内坯壳与结晶器壁之间渣膜的液液态态润润滑滑。要改善
6、结晶器内的润滑状况,只有扩扩大大渣渣膜膜的的液液相相区区和和改改善善液液相相渣渣膜膜的的性性能能来来实实现现。保护渣润滑性能是当今保护渣研究的重要课题。目目前前对对保保护护渣渣润润滑滑性性能能研研究究有有二二个个方方面面,一一是是研研究究改改善善保保护护渣渣的的性性能能使使其其具具有有良良好好的的润润滑滑性性;二二是是改改进进结结晶晶器器振振动动形形式式,来来改改善善其其润润滑滑作作用用。结晶器内润滑状况通常用摩擦力来表示,见公式(4)和(5):(4)(5)式中:Vm结晶器振动速度,m/s;Vc拉坯速度,m/s;保护渣膜的粘度,Pa*S;D1液渣膜厚度,m;DT 渣膜总厚度,m;T1凝固坯壳温
7、度,0C;T2渣膜温度,0C;TS保护渣熔点,0C。2.1.5 保护渣应具有控制传热的作用n控控制制保保护护渣渣在在结结晶晶器器内内的的传传热热,是是当当今今保保护护渣渣研研究究领领域域最最热热门门的的课课题题,也也是是保保护护渣渣最最重重要要功功能能之之一一,它它对对铸铸机机的的产产量量和和铸铸坯坯表表面面质质量量起起到到十十分重要的作用(裂纹)。分重要的作用(裂纹)。n结结晶晶器器与与坯坯壳壳之之间间的的传传热热受受下下列列因因素素的的影影响响:(1)浇注参数,包括浇注速度、钢水过热度、结晶器液面波动状况和结晶器的水流量;(2)固态和液态渣膜的热特性和物理特征,包括渣膜厚度、结晶程度及传热
8、和吸收系数;(3)结晶器壁与渣膜界面的热阻,包括结晶器与坯壳之间的气隙,渣膜的热膨胀系数。n有关结晶器内传热研究各国都在进行,并有大量文献报导,但真正用于实际却不多,其原因有二个,第一,目前测试手段和技术还不能满足要求,如导热系数和热膨胀系数,结晶器与渣膜界面的热阻及气隙变化等;第二,现场和实验室无法获得保护渣在结晶器内的一些真实参数,如渣膜厚度和均匀程度,固液渣膜的比例及其热物性、渣膜结晶程度等。目前主要靠经验和少量手段,起到定性和参考的作用。2.2 保护渣的分类n从是否发热来看,分为发热渣和绝热保护渣;n从外形划分:粉渣、实心颗粒和空心颗粒渣空心颗粒渣;n从基料来看,分为混合型、预溶型和烧
9、结型渣;n从是否含有氟来看,分为有氟渣和无氟渣。三、保护渣应与连铸工艺相适应n随着我国连铸迅速发展,连铸品种不断扩大,以及新连铸机大量投产,经常遇到应怎样选择适合自己铸机工艺条件用的保护渣。因为连铸保护渣的通用性差,目前又没有一个统一的标准,如果保护渣选择与连铸工艺不相适应,不仅造成铸坯表面大量缺陷,精整量大,而且使连铸工艺难以顺行,事故频繁,严重时连铸无法进行。所以对保护渣的选择应给予充分注意。通常连铸保护渣应根据浇注的钢种、通常连铸保护渣应根据浇注的钢种、铸坯断面和拉坯速度进行选择的。铸坯断面和拉坯速度进行选择的。3.1 保护渣的选择n按浇注的钢种选择保护渣n 按浇注的断面选择保护渣n 按
10、拉坯速度选择保护渣 3.1.1 按浇注的钢种选择保护渣 实际生产中,选择保护渣是根据所浇注钢种的特性或者根据钢种含碳量确定的。a.按钢中碳含量选择保护渣 这种方法多是对板坯用渣,而且必须由有保护渣经验的工程技术人员进行选择,同时向保护渣生产厂提供相应的工艺参数,如钢种、断面和拉坯速度等。碳的划分如下:C0.08%(控制增碳、润滑);C-0.090.15%(包晶反应,控制传热、裂纹);C-0.160.23%(包晶反应,控制润滑、传热、裂纹);C0.45%(控制润滑)。钢种碳与裂纹率的关系b.按钢种特性钢种特性选择保护渣 完全按钢中碳含量选择保护渣,不能满足所有钢种的保护渣,如浇注超低碳钢应选用微
11、型或无炭保护渣;浇注含铝、钛和稀土的钢种应选用能吸收这些钢种各自夹杂物的保护渣;含硫易切钢渣中配加一定碳和还原剂等。3.1.2 按浇注的断面选择保护渣n目前连铸浇注的断面类型较多,有板坯、大方坯、圆坯、薄板坯和异形坯等,而每种类型又有很多尺寸的断面。由于各种类型断面的铸坯其浇注工艺差别较大,因此,使用的保护渣有较大的差别,即使浇注相同的钢种,由于断面的不同,其保护渣也有所不同,如浇注小方坯的渣,浇注大方坯就不能用;方坯渣不能用在板坯上。所以说选择保护渣必须与工艺相适应,从而给保护渣选择带来一定难度。3.1.3 按拉坯速度选择保护渣n保护渣必须与拉坯速度相适应,否则,难以获得高质量铸坯,工艺难以
12、顺行,事故频繁,即使浇注相同钢种和相同断面,由于拉速差别较大,使用的保护渣有很大差异,如板坯拉速1m/分和拉速2m/分,其保护渣性能差别较大。因为保护渣在结晶器内有一个最佳因为保护渣在结晶器内有一个最佳的液渣流入范围的液渣流入范围,它是以液渣粘度()和浇注速度(Vc)等参数为基础确定的。对于板坯对于板坯:当参数*Vc2=37泊*(m/min)2或*Vc=13.5泊(m/min)值时,其摩擦力和热流波动最小,使铸摩擦力和热流波动最小,使铸坯良好润滑和均匀传热,从而保证获得良好的铸坯和坯良好润滑和均匀传热,从而保证获得良好的铸坯和工艺的顺行。工艺的顺行。3.2 合理使用保护渣n连连铸铸保保护护渣渣
13、必必须须与与工工艺艺相相适适应应,同同时时还还必必须须正正确确使使用用,二二者者不不可可缺缺一一,否则,不仅不能充分发挥保护渣应有的作用,还会使铸坯产生大量表面的皮下缺陷,严重时造成漏钢事故,尤尤其其是是对对高高拉拉速速、热热送送、无无缺缺陷陷的的铸坯,正确使用保护渣更为重要。铸坯,正确使用保护渣更为重要。n目前国内许多厂对保护渣在连铸过程中的作用及合理使用保护渣的重要性认识不足。因此,许许多多厂厂的的操操作作规规程程中中,没没有有规规定定正正确确使使用用保保护护渣渣条条款款或或者者规规定定了了不不严严格格执执行行。这样一来,各厂使用保护渣操作标准不一,有的厂见“红”加渣,有的厂“红渣面”操作
14、,也有的一次加渣过多,渣层过厚等等,这些操作都是不正确的。3.2.1 正确使用保护渣的工艺条件 要保证保护渣合理使用,充分发挥它在连铸过程中的作用,获得高质量的铸坯,正正确确使使用用保保护护渣渣就就必必须须使使连连铸铸工工艺艺与与其其相相配配合合。否则,难以实现,通常与下列8个工艺因素密切相关:n保持结晶器内液面稳定;n中间包水口要对中;n选择合理的水口尺寸及插入深度;n稳定拉坯速度;n振动参数应与保护渣相配合;n采用保护浇注;n控制好塞棒吹氩;n防止连铸过程中冲棒操作。a.保持结晶器内液面稳定n结结晶晶器器内内液液面面的的稳稳定定是是保保证证保保护护渣渣在在结结晶晶器器内内均均匀匀熔熔化化和
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