点击下载——保护渣性能对大方坯铸坯质量的影响研究.doc

保护渣性能对大方坯铸坯质量的影响研究

陈光友，冯文圣，李小明，赵中福，陈迪庆

（武钢条材总厂一炼钢分厂，湖北武汉, 430083）

摘 要：分析了保护渣的主要性能指标对大方坯铸坯质量的影响，通过对保护渣成份的调整来改善保护渣的性能，使得铸坯质量明显提升，铸坯角部缺陷和凹坑消除，结晶器卷渣得到控制。

关 键 词：大方坯；保护渣；角部缺陷；凹坑

1 前言

结晶器保护渣具有防止结晶器内钢液二次氧化、吸附夹杂、改善润滑、控制传热等作用，是连铸生产过程中重要的辅助材料[1，2]。选择和应用合适的结晶器保护渣，既可以保证连铸工艺的生产顺行，同时可以明显改善铸坯质量，若保护渣性能控制不当，不仅容易出现漏钢等生产事故，也会严重影响铸坯质量[3]。本文分析了武钢大方坯铸坯质量缺陷与保护渣之间的关系，通过对保护渣性能的优化，使得大方坯铸坯质量得到有效控制。

2 大方坯连铸工艺参数

我厂大方坯铸坯生产的连铸机为一台5机5流弧形连铸机，设计年生产能力为102万吨，浇注断面主要为280×380mm，生产钢种有重轨钢、桥索钢、钢板桩、合金钢等，该连铸机的主要工艺参数如表1所示。

表1 大方坯连铸机的主要工艺参数

3 保护渣对大方坯铸坯质量的影响分析

3.1 铸坯角部缺陷

我厂重轨钢在生产过程中一度出现了明显角部缺陷，如图1所示。经研究发现，该重轨钢角部缺陷的产生与保护渣的性能不佳有关，生产中使用的结晶器保护渣消耗量较低，同时，该保护渣极容易形成厚厚的渣圈，阻碍了液态保护渣及时均匀的流入到坯壳和结晶器壁之间的气隙中，都将使得铸坯润滑不佳和冷却不匀，从而导致角部缺陷产生。

3.2 铸坯表面凹坑

我厂在生产大方坯合金钢42CrMo时，由于未设计专用的保护渣，在生产中使用了重轨钢的保护渣，结果，铸坯表面出现了明显的凹坑，严重影响了铸坯质量。研究分析，使用重轨钢保护渣浇注合金钢时，因浇注温度较重轨钢钢高（合金钢液相线温度相对重轨钢高30℃），保护渣熔速较快，熔渣过早裸露在大气中，且保护渣消耗明显偏高，达0.87公斤/吨，所以钢水热量损失大，造成结晶器上部横断面局部钢液过冷，对应的坯壳因收缩而形成横向凹坑。因此，低熔点、低粘度、快熔速的保护渣使结晶器四壁导热不均匀和钢液凝固时线收缩量较大，是导致连铸坯表面凹坑的主要原因。另外，合金钢42CrMo为铝脱氧钢，钢中Al含量高，保护渣在使用过程中容易变性结壳，也会影响铸坯表面质量。

表2 重轨钢和合金钢的主要参数及浇注情况

3.3 结晶器卷渣

经研究发现，导致重轨钢探伤不合的主要原因为夹杂物超标，而结晶器卷渣又是夹杂物超标的主要原因，金相检验结果如图3所示，夹杂检验结果中含有Na元素，且其成分与保护渣非常类似，因此可以判定为结晶器卷渣所致。导致结晶器卷渣的主要原因有保护渣性能不佳，由上述分析可知，重轨钢保护渣极容易形成渣圈，且液渣层较薄，在液位波动较大的情况下，极容易出现卷渣。

4 保护渣的优化

4.1 重轨钢保护渣优化

重轨钢存在角部缺陷和卷渣问题，主要是因为保护渣容易形成厚厚的渣圈和渣耗较低。为此，对保护渣进行优化，减少了配碳数量，能加快保护渣融化速度，使得渣耗增加，从而改善润滑，同时增加配碳中碳黑比例，对控制渣圈形成有利；另外，适当降低了保护渣的粘度、碱度和熔化温度，能增加保护渣液渣层厚度，同样对增加渣耗和减少渣圈的形成有利。使用改进后的保护渣，保护渣液渣层厚度由原来的4.1～4.3mm增加到4.4～4.6mm，渣耗也由原来的0.32kg/t提高到了0.37kg/t，提高了15.6%，这说明保护渣对铸坯的润滑得到改善，同时，渣圈也大为减少。生产重轨钢用结晶器保护渣的主要成分和性能指标见表3，其中R、η、Tr分别代表保护渣的碱度、粘度和熔化温度。

表3 保护渣的主要成分和性能指标

4.2 合金钢保护渣优化

根据以上分析结果，对保护渣的主要成分进行了调整，特别是对SiO2和A1203含量作了较大调整，开发出新的合金钢保护渣。新保护渣的主要成分及性能指标如表4所示，新保护渣提高了其碱度、粘度和熔化温度，结晶器液面平稳，渣耗大为降低，为0.48公斤/吨，生产出来的铸坯表面平整、光洁，没有任何凹坑。另外，新保护渣提高了保护渣中A1203含量，防止了保护渣变性，有效的控制了铸坯表面质量。通过将此保护渣应用于40Cr、35CrMo等其他中碳合金钢，浇注过程正常，铸坯表面质量良好，因此，开发的新保护渣完全适合三号机大方坯中碳合金钢的生产需求。

表4 合金钢保护渣的主要成分和性能指标

5 结论

（1）结晶器保护渣在连铸工艺中扮演着重要的角色，选择和应用合适的结晶器保护渣，既可以保证连铸工艺的生产顺行，同时可以明显改善铸坯质量，若保护渣性能控制不当，不仅容易出现漏钢等生产事故，也会严重影响铸坯质量。

（2）因保护渣性能不佳和选用不当，我厂大方坯连铸坯出现了角部缺陷、凹坑和卷渣等质量问题。重轨钢存在角部缺陷和卷渣问题，主要是因为保护渣容易形成厚厚的渣圈和渣耗较低。选用重轨钢保护渣浇注合金钢42CrMo，保护渣的低熔点、低粘度、快熔速特征使得结晶器四壁导热不均匀和钢液凝固时线收缩量较大，是导致连铸坯表面凹坑的主要原因。

（3）通过减少重轨钢保护渣中配碳总量，增加配碳中的碳黑含量，降低了保护渣的碱度、粘度和熔点，增加了液渣层厚度和渣耗量，有效的控制了渣圈的形成，使得铸坯角部缺陷消除和卷渣得到有效控制。

（4）通过对合金钢保护渣的主要成分进行调整，提高了其碱度、粘度和熔化温度和A1203含量，生产出来的铸坯表面平整、光洁，没有任何凹坑，且新保护渣还适用于40Cr、35CrMo等其他中碳合金钢，铸坯表面质量良好。

参 考 文 献：

[1]   史宸兴主编, 实用连铸冶金技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2005:298-300.

[2]   蔡开科, 潘毓淳, 赵家贵. 连续铸钢500问[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1994:183-244.

[3]   曾建华. 高碳钢大方坯连铸用保护渣的研究[硕士论文]. 重庆: 重庆大学, 2003: 9-12.