结晶器保护渣对300mm×360mm低碳钢连铸坯表面质量的影响和成分优化

钢厂使用原保护渣[/%:25.64CaO,22.72SiO₂,5.69MgO,8.29Al₂O₃,11.87(Na₂O+K₂O),5.49CaF₂,5.10BaO]生产的300mm×360 mm低碳钢连铸坯表面易产生网状裂纹。通过分析保护渣润滑性能与铸坯冶金质量之相关性和研究碱度、MgO和Al₂O₃对保护渣熔点的影响,CaF₂和碱土金属化合物含量对保护渣粘度影响,优化了保护渣的成分[/%:22.06CaO,23.63SiO₂,4.76MgO,8.29Al₂O₃,11.90(Na₂O+K₂O),2.32CaF₂,4.18BaO],应用结果表明,使保护渣液层的厚度由原保护渣的6~7.5 mm提高到7~10 mm,完全消除了连铸坯的网状裂纹。     

组分和粒度对高碱度精炼渣半球熔点和熔化速率的影响

使用CQKJ-Ⅲ矿渣熔化温度测定仪和MTLQ-RD-1300半球熔点熔速综合测定系统,通过正交实验研究碱度、BaO(6%~14%)、CaF₂(0~10%)和Al₂O₃(18%~28%)对基础精炼渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃一MgO-CaF₂半球熔点(熔化温度)和熔化速率的影响。结果表明,对高碱度精炼渣熔点的影响因素为CaF₂、BaO、Al₂O₃、碱度(R)依次减弱;对熔速的影响因素为碱度(R)、Al₂O₃、CaF₂、BaO依次减弱,提高精炼渣碱度同时添加适量的Al₂O₃可以降低精炼渣的熔点和提高熔速,BaO、CaF₂的加入也能不同程度的降低精炼渣的熔点,提高精炼渣的熔速;当碱度为4~5,BaO 10%~14%,Al₂O₃ 23%~28%,CaF₂ 5%~10%时,精炼渣的熔点比较低(约1340℃),熔速比较大(熔化时间＜50 s);减小高碱度精炼渣的粒度可以降低熔渣的熔点和提高熔化速率。     

B2O3对低氟结晶器保护渣理化性能的影响

研究了氟含量1.9%的保护渣系(%:27～30CaO、30～33SiO₂、2～3Al₂O₃、2～3MgO、10～12R₂O、1～2Fe₂O₃、4～5C粉、2Li₂O、4CaF₂、0～8B₂O₃)的理化性能。结果表明:随着渣中B₂O₃含量的增加,保护渣熔点、析晶温度、粘度均降低,但B₂O₃含量超过6%以后,对保护渣牯度几乎没有影响;B₂O₃含量为2%～4%时,表面张力较低,有利于结晶器内钢液中夹杂物的上浮排除,得到洁净铸坯。     

X1215易切削钢结晶器保护渣的开发和应用

根据炼钢厂现有结晶器保护渣FRK-2和FRK-49性能分析的结果,以FRK-2保护渣(/%:32.68SiO₂、24.42CaO、3.30MgO、9.52Al₂O₃、5.40Na₂O、3.10Fe₂O₃、3.59F^-、12.60C)为基础开发了较高碱度,保温效果好,较低粘度,有一定还原性以降低弯月面处S和O含量,并避免卷渣的X1215易切削钢(/%:0.06～0.09C、≤0.10Si、1.20～1.50Mn、0.08～0.10P、0.30～0.50S)150 mm×150 mm铸坯连铸结晶器保护渣。生产结果表明,保护渣性能达到X1215低碳高硫易切削钢的生产要求;连铸坯合金元素偏析度均为0.90～1.10,S和Mn偏析度分别为0.95～1.05和0.98～1.03,连铸坯内部质量良好。     

BaO对连铸保护渣熔化行为和结晶矿相的影响

实验研究和分析了BaO(2%～8%)对连铸结晶器保护渣(%:3～5MgO、1～2Al₂O₃、8Na₂O、3～4B₂O₃、2Li₂O、3～4C)熔化和结晶温度的影响以及无氟渣的结晶矿相。结果表明,随BaO含量由2%增加至8%,保护渣的熔化温度由1053℃降至1011℃,结晶温度降低较少,从954℃降至948℃;无氟渣的结晶矿相为黄长石,是铝黄长石(Ca₂Al₂SiO₇)、镁黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)和钠黄长石(NaCaAlSi₂O₇)的固溶体,可通过调整渣膜中黄长石的析晶率,控制结晶器与坯壳间的传热。     

70 t LD-LF-VD-CC流程生产耐候钢S355J2的工艺实践

耐候钢S355J2(/%:0.07~0.12C,0.25~0.40Si,1.0~1.3Mn,≤0.015P,≤0.008S,0.25~0.40Cu,0.35~0.50Cr,0.10~0.25Ni,0.025~0.040Nb,0.025~0.050Als)的冶炼流程为70 t LD-LF-VD-280 mm×320 mm坯CC工艺。通过控制LD终点[C]≤0.07%,终点[P]≤0.014%,转炉下渣量≤2 kg/t和LF精炼渣碱度R≥3.0,(Al₂O₃)=20%等工艺措施,铸坯的T[O]为22×10^-6,夹杂物平均直径为4.6μm,5μm以下夹杂物比例在97.5%以上。连铸过程采用R=1.02,6.9%(B₂O₃+Li₂O),5.4%MgO和7.6% Al₂O₃的含氟保护渣,连铸坯表面震痕较浅,表面无清理率达到95.17%。连铸坯缩孔、疏松≤1.0级,角部、边部和中心裂纹为0级,满足连铸坯质量的控制要求。     

B2O3作助熔剂对CaO基精炼渣系熔化温度的影响

研究了B₂O₃对低碱度[(CaO)/(SiO₂)=3～4]和高碱度[(CaO)/(SiO2)=5～7.5]两个系列CaO基精炼渣熔化温度的影响。结果表明,用B₂O3比用Al₂O₃和CaF₂更有效降低CaO基精炼渣系的熔化温度,对低碱度渣系,B₂O₃替代渣中的部分CaF₂、Al₂O₃以及SiO₂,都能有效降低渣的熔化温度;对高碱度渣系,B₂O₃替代CaF₂作助熔剂时,可实现在高(CaO)/(SiO₂)和(CaO)/(Al₂O₃)下造具有超低熔化温度的CaO基精炼渣,既可提高造渣速度,又可提高渣的脱硫磷能力和吸收硅、铝脱氧产物的能力。     

Na2O对超高碱度连铸保护渣性能的影响

 在包晶钢连铸过程中,裂纹类缺陷频繁出现。生产实践表明,采用结晶性能较强的保护渣可以有效减少纵裂纹的发生,但会恶化保护渣的润滑功能。近年来,超高碱度保护渣由于兼具开始结晶温度低、结晶速率快的特点,可以成功协调包晶钢连铸过程中润滑与传热的矛盾。但在超高碱度条件下,有关组分对保护渣结晶性能的影响研究不多,且相应的熔渣结构特征也鲜有报道。Na₂O作为保护渣中一种常见的组元,对调节保护渣性能具有重要作用。论文采用半球点熔化温度测试仪、旋转黏度计以及高温原位结晶性能测试仪分析了超高碱度下(综合碱度R=1.75)Na₂O对连铸保护渣熔化流动特性以及凝固结晶性能的影响规律和作用机制。研究结果发现,随着Na₂O含量增加,保护渣的黏度(1 300 ℃)、熔化温度、转折温度和结晶温度都呈下降趋势,结晶速率呈现先减小后增大的趋势,当Na₂O质量分数为6%时结晶速率最低。此外,研究还发现超高碱度保护渣中主要析出相为枪晶石(Ca₄Si₂F₂O₇),随着Na₂O含量进一步增加,渣中出现新的结晶相CaF₂和Na₂CaSiO₄F。     

连铸保护渣渣膜矿相结构对不同钢种板坯冶金质量的影响

使用偏光显微镜,系统对比分析了邯郸钢厂超低碳钢SPHC(0.020%~0.055%C,70 mm板坯保护渣/%:33.14SiO₂,3.86Al₂O₃,3.88MgO,31.52CaO,8.27K₂O+Na₂O,7.55F^-1,3.93C)、包晶钢SS400(0.18%~0.22%C,70 mm板坯保护渣/%:29.62SiO₂,4.63Al₂O₃,2.05MgO,35.86CaO,10.43 K₂O+Na₂O,7.55F^-1,3.93C)和Ti微合金钢Q345B(0.15%~0.19C,0.04%~0.05%Ti,260 mm板坯保护渣/%:31.10SiO₂,5.21Al₂O₃,5.07MgO,35.46CaO,6.22K₂O+Na₂O,6.96F^-1,6.96C)对应的渣膜的矿相组成、结晶率和显微结构。结果表明,3种渣膜从铸坯至结晶器侧均呈现"结晶层-玻璃层"交替结构。SPHC钢渣膜有90%~95%的玻璃相,结晶相仅出现少量枪晶石,低结晶率有利于其润滑铸坯;SS400钢渣膜结晶率为55%~60%,析出较多的枪晶石和部分黄长石,有利于控制铸坯传热;Ti微合金钢Q345B渣膜结晶率略高于SS400钢,析出的黄长石、枪晶石和硅灰石能同时满足连铸对其润滑和控制传热的需求,可得到良好的铸坯质量。     

铝热法冶炼钒铁渣的熔化性能

采用热力学软件FactSage中的Equilib和Phase Diagram模块分别对Al₂O₃-CaO-MgO三元渣系的熔化性能及添加助熔剂后对渣系熔点的影响进行理论分析,并实验测定渣系的实际熔点.发现渣系熔点随w（Al₂O₃）/w（CaO）比的升高先降低后升高,w（MgO）为4%～5%时渣系熔点最低.对于w（Al₂O₃）/w（MgO）>3的渣系,w（CaO）<30%时渣系熔点随w（CaO）增加而降低.22O₃）/w（CaO）<2.5,w（MgO）为15%～18%时,钒铁渣中加2.29%AlCl₃、4.86% Fe₂O₃或4.77% Na₂O时均可降低原渣熔化性温度约100℃.      

低碳钢板坯连铸结晶器用无氟保护渣的研制与应用

通过在低碳钢板坯连铸结晶器用保护渣中加入含B_2O_3的低熔点助熔剂材料,代替保护渣中的氟、钠,减小氟化物在连铸过程中的危害,设计保护渣的物理指标中碱度为1.15～1.25,熔点为1 045～1 105℃,黏度0.25～0.45 Pa·s,氟含量为零,固定碳含量在2.5%左右。该类保护渣在低碳钢连铸中的使用效果良好,降低了氟对环境和操作人员身体的危害,同时提高了浸入式水口的使用寿命以及铸坯表面质量。     

含钛高炉渣黏度和熔化性能

基于混料试验中单纯形质心法建立了CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-2%TiO₂渣黏度和熔化性能预测模型,利用预测模型、FactSage和X射线衍射(XRD)研究了不同w(Al₂O₃)含钛炉渣的冶金性能,并探讨了高Al₂O₃炉渣中w(MgO)/w(Al₂O₃)对黏度和熔化性能的影响。结果表明,炉渣黏度和熔化性能预测模型具有较高的精度,误差分别小于5%和2%。随着Al₂O₃质量分数由10%增加至18%,黏度(η)、熔化性温度(t_M)和液相线温度(t_L)均升高;低熔点相黄长石(Melilite)开始析出温度和析出量逐渐增大,高熔点相钙钛矿(CaTiO₃)和低熔点相硅灰石(CaSiO₃)开始析出温度先增大后减小,还析出了少量高熔点相尖晶石。当A...     

CaF2和B2O3对中碳钢连铸结晶器保护渣物理性能的影响

用B₂O₃作为含氟渣中CaF2的替代熔剂,在保证两结晶器保护渣具有相近粘度和熔化温度的基础上,研究了成分为(%):31.1～35.5CaO、33.9～38.5SiO₂、12Al₂O₃、3MgO、5Na₂O、6～15CaF₂的含氟结晶器保护渣和(%):33.5～35.5CaO、36.5～39.5SiO₂、4Al₂O₃、5MgO、8～15Na₂O、2Li₂O、2～6B₂O₃的无氟结晶器保护渣的结晶温度、结晶能力以及对结晶器控制传热的影响。结果表明,8Na₂O-6B₂O₃无氟渣与5Na₂O-15CaF₂的含氟渣有相近的粘度和熔化温度,并对结晶器控制传热有相似的作用。      

含氟连铸保护渣黏度检测与预测模型

采用旋转柱体法对不同类型的含氟连铸保护渣黏度进行检测,并基于Arrhenius方程通过非线性回归分析建立了新的黏度预测模型,分析了组分变化对黏度的影响。结合模型计算和实验检测,建立了CaF₂?Na₂O?Al₂O₃?CaO?SiO₂?MgO渣系的等黏度图。结果表明,与传统的含氟连铸保护渣黏度预测模型相比,该模型计算的偏差在10%以内,当渣中w（CaF₂）超过20%时,偏差逐渐增大,主要由于氟化物挥发造成炉渣成分变化,最终黏度实测值与炉渣初始成分不符,造成模型无法对黏度有效预测。此外,研究发现,CaF₂的增加能显著降低炉渣黏度,而Al₂O₃和Na₂O对黏度的影响受CaF₂含量的限制。当w(CaF₂)>17%,炉渣黏度随Al₂O₃含量增加而减小,当w(CaF₂)<17%,Al₂O₃的增加使炉渣黏度显著增大;当w(CaF₂)>11.5%,炉渣黏度随Na₂O含量增加显著下降,当w(CaF₂)<11.5%,Na₂O含量变化对黏度的影响并不明显。此外,该等黏度图表明低黏度区w(CaF₂)接近14%。通过调整等黏度图中各组分比例,可以改善保护渣的黏度和流动性,供钢铁工业应用。      

Al2O3对超高碱度连铸保护渣理化性能的影响

Al₂O₃是一种两性氧化物,在高碱度条件下呈现酸性氧化物特征,而在低碱度条件下表现出碱性氧化物的行为,是冶金熔渣中常见的一种组元.以超高碱度保护渣(综合碱度R=1.75)为研究对象,分析了Al₂O₃对保护渣流动特性、熔化特性和凝固特性的影响规律.研究结果显示:渣中Al₂O₃质量分数每增加1%,熔化温度上升5℃左右,转折温度下降12℃左右,开始结晶温度平均下降11℃左右.平均结晶速率随渣中Al₂O₃质量分数的增加而减小.且随着Al₂O₃质量分数的增加,保护渣结晶矿相中晶体比例逐渐降低,但晶体保持枪晶石的种类不变.     

BaO 和 Li2O 对 CaO 基脱硫精炼渣熔点和粘度的影响

以CaO(bal)-SiO₂(22.4%)-Al₂O₂(11.6%)-CaF₂(10%)精炼渣作为基础渣系,用BaO、Li₂O替代其中等量的CaO含量,固定(CaO+RxO)/SiO₂=2.5(RxO代表BaO或者Li₂O),对该脱硫精炼渣系的熔点和粘度进行了研究。结果显示在传统的CaO基熔渣中加入BaO、Li₂O可以降低渣系的熔点和粘度,有效地改善了渣钢反应的动力学条件。当(BaO,Li₂O)=15%时,熔渣的熔点分别为1267℃和1185℃,远低于不加添加剂时的熔点1326℃,当温度为1475℃时,熔渣粘度分别为0.98Pa·s和0.51Pa·s,远小于不加添加剂时的粘度1.79Pa·s,使渣系具有良好的流动性和熔化性能。     

基于熔渣结构的多元渣系黏度模型

黏度是冶金熔渣的基本物理性质,其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等冶炼过程。通过深入探索熔渣黏度与其结构的关系,在分析熔渣黏度与其(NBO/T)比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上,本文提出基于（NBO/T）比值的多元熔渣黏度计算模型。首先建立SiO₂–∑M_xO简单渣系的黏度计算模型,通过拟合纯氧化物和SiO₂–M_xO二元渣系的黏度数据得到模型参数,拟合平均误差在9%～18.5%之间;随后将该模型扩展至SiO₂–Al₂O₃–∑M_xO多元渣系的黏度计算,针对Al₂O₃在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点,在计算SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系黏度时,将其中的Al₂O₃拆分为酸性物质和碱性物质来计算（NBO/T）比值和黏度活化能。在SiO₂–M_xO二元系模型参数的基础上,通过拟合SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系的黏度数据得到含Al₂O₃渣系的模型参数,拟合平均误差在10%～25%之间。利用该模型计算了SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–FeO–Na₂O–K₂O–Li₂O–BaO–SrO–MnO多元复杂渣系及其子体系的黏度值,计算平均误差在25%以内,取得了较好的预报效果。本模型基于熔渣结构理论,并借鉴了经验模型的数据处理方式,在预报效果和适用范围上都优于传统经验模型,在计算方式上比结构模型要简单。      

B2O3-Na2O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣性能的影响

 为解决含钒钛铁水脱硫扒渣过程中炉渣黏稠、铁损大及后续回硫多等问题,运用FactSage热力学软件,结合高温试验,探究了B₂O₃+Na₂O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣回硫、熔点及黏度的影响。结果表明,随着B₂O₃和Na₂O加入,铁水脱硫渣熔点及黏度显著降低;调渣剂中添加CaO有助于抑制回硫。并提出了改善铁水脱硫渣性能的调渣剂配方(质量分数),即CaO 45%～55%、SiO₂ 10%～15%、Al₂O₃ 5%～8%、B₂O₃ 15%～20%、Na₂O 5%～10%。调渣剂添加量为脱硫渣渣量的5%～10%时,能有效降低脱硫渣熔点和黏度,减少回硫。     

CaO-SiO2-Al2O3-CaF2系精炼渣对钢绞线用 SWRH82B钢中D类夹杂物的控制研究

通过钢渣平衡实验研究,分析了精炼渣成分对82B钢液T.O和点状不变形夹杂物成分的影响;通过Fact-Sage热力学计算,得出硅锰脱氧82B钢中MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂的生成条件.结果表明:降低精炼渣碱度、提高Al₂O₃含量均利于钢水全氧含量的降低;随着Al₂O₃含量的提高,复合氧化物夹杂的熔点升高.当熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,夹杂物熔点最低;熔渣碱度为1.14、Al₂O₃含量为25.6%时,高Al₂O₃活度的熔渣导致MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂生成;熔渣碱度为1.97、Al₂O₃含量为25.9%时,由于碱度升高,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成;熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,由于Al₂O₃含量降低,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成,且夹杂物熔点较低.      

高铝钢用新型连铸保护渣的设计开发与应用

低反应性CaO-Al₂O₃基保护渣工业应用过程中，结晶器内渣条粗大，黏结报警频发，无法实现稳定连铸生产。针对上述问题，在分析了工业原渣存在问题的基础上，设计开发了新型CaO-Al₂O₃基保护渣并进行了工业应用。结果表明，工业用高铝钢连铸保护渣结晶性能较强，Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂和LiAlO₂等物相过早析出是恶化保护渣性能的主要原因。相图分析表明，调整w(CaO)/w(Al₂O₃)值是调控熔渣酸碱性和析晶性能的有效措施之一。当w(CaO)/w(Al₂O₃)从0.93增加至1.65时，保护渣的熔化温度由1 050℃降至959℃;受熔体结构解聚影响，1 300℃下黏度由0.132 Pa·s降至0.054 Pa·s。随着w(CaO)/w(Al₂O₃)的增加，保护渣的...