攀钢板坯高速连铸保护渣的研究

摘要

实施板坯高速连铸是攀钢技术进步的重要战略举措。攀钢高拉速连铸机投产初期全部采用进口保护渣，其中低碳钢保护渣使用情况较好，普碳钢和低合金钢保护渣使用情况较差，漏钢报警频繁发生。这种状况严重地制约了该连铸机的顺利达产和攀钢的品种开发。 论文在对国内外高速连铸保护渣的研究和应用情况进行调研的基础上，针对攀钢高拉速板坯连铸机的设备工艺参数，选取二元碱度（CaO/SiO2）、CaF2、Na2O、MnO、Li2O作为主要组分，采用五因素五水平进行二次回归组合设计，研究了高速连铸保护渣的组成与熔化特性、粘度特性、结晶特性和矿相特性的关系；详细研究和优化了高速连铸保护渣生产工艺。在实验研究的基础上，进行了系统的现场试验。 研究表明，在试验设计的组分范围内，当二元碱度＜1.0时熔化温度随着二元碱度的增加而降低，但在二元碱度＞1.0的时熔化温度缓慢升高；粘度随二元碱度的增加而降低，转折温度和析晶率随二元碱度的升高而升高。随着渣中CaF2含量增加，保护渣的熔化温度、粘度、转折温度和析晶率逐渐降低，但加入量大于10％以后对熔化温度的降低作用减弱，大于9％以后对粘度的降低作用明显趋缓。增加渣中Na2O和MnO含量，熔化温度、粘度和转折温度逐渐降低，析晶率逐渐升高。但Na2O＞10％以后降低熔点和粘度的作用减弱，MnO＞4％以后对熔点和粘度的降低作用趋缓。随Li2O含量的增加，保护渣的熔化温度、粘度和转折温度逐渐降低，析晶率逐渐升高。在Li2O＜2.5％的时，增加Li2O对熔化温度的降低作用非常明显，大于2.5％后作用趋缓；Li2O＜3.5％时，增加Li2O对粘度的降低作用明显，大于3.5％后粘度随Li2O含量的增加而降低的趋势。为避免在浇铸[Al]s含量较高的低碳钢种时，大量Al2O3夹杂物进入保护渣后引起物性变化，综合碱度可控制在0.95~1.05之间。 在高速连铸保护渣的生产中，润磨工序应保证入料粒度在200目以下，研磨球宜采用两级或多级配，泥浆浓度应控制在50％～65％较适合；喷雾生产工艺的粘结剂基本模式可选取“水泥熟料＋改性剂＋H型粘结剂”；泥浆泵压力越大，喷片直径越小，颗粒越细，在喷雾塔内热交换越充分，产品水分减小，容重增加。 现场批量应用表明，研制的高拉速低碳铝镇静钢和普碳钢保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，渣面平整，结晶器内液面较为稳定，保护渣熔化均匀，渣面活跃，基本不出现渣圈。低碳铝镇静钢保护渣在1.70 ～1.72m/min的拉速下稳定使用，消耗量为0.40Kg/t，高于进口保护渣，且达到高拉速阶段后该渣的耗量降低趋势趋缓，说明该保护渣还具有一定的提速空间。铸坯表面质量良好，无清理率为96.4％。该渣在吸收大量Al2O3夹杂物后物性基本保持稳定。 普碳钢保护渣在1.40～1.45m/min的拉速下浇注过程稳定，保护渣液渣层厚度维持在10～15mm之间。消耗量达到0.55Kg/t，优于同期使用的国内某厂渣。铸坯表面质量良好，未发现有夹渣、气泡等表面质量缺陷，铸坯振痕也比较均匀一致，表面无清理率为100％。 通过实验室研究和现场批量使用，可归纳出攀钢低碳铝镇静钢保护渣理化性能为：熔点1080~1140℃、粘度0.15~0.20Pa.S，综合碱度0.95~1.05；普碳钢保护渣建议理化性能为：熔点1120~1160℃、粘度0.10~0.15Pa.S，综合碱度1.15~1.25。