连铸工艺、设备--07连铸保护渣及覆盖剂.ppt

第七章连铸保护渣及覆盖剂§7—1保护渣的冶金功能及理化性能2.隔绝空气防止对钢液的二次氧化覆盖于钢液面上的液渣层隔绝空气与钢液表面的接触保护钢液表面不受空气的二次氧化。为了更好地起到保护作用液渣层应均匀覆盖于钢液面上渣中不应含有使钢氧化的成分如应限制渣中氧化铁含量熔渣的透气性要低对钢液的润湿性要好。3．吸收非金属夹杂物净化钢渣界面上浮至结晶器液面上的氧化物随着注流在结晶器中的对流有可能在弯月面被卷入凝固壳造成铸坯的皮下或表面夹杂物等缺陷。因此保护渣的液渣层应具有良好的吸收和溶解夹杂物的能力。为此保护渣的熔渣应有低的粘度对氧化物夹杂的润湿性好吸收夹杂物以后自身性能要稳定。4．润滑坯壳并改善凝固传热填充于气隙中的渣膜对凝固坯壳能起到良好的润滑作用减少拉坯阻力从而可防止坯壳与结晶器壁的粘结。此外熔渣进入坯壳与结晶器壁之间使气隙不在存在热阻减小凝固坯壳向结晶器壁的传热得到改善使坯壳均匀生长有利于减少铸坯裂纹的形成。二.保护渣的结构要求在钢液面上形成粉渣层—烧结层—液渣层3层结构。1．粉渣层构成粉体特性的因素：粒度大小、粒子间的相互作用力、粒子充填状态、粒子的表面能。要求：粉状渣的粒度一般小于0.147mm。粉渣层应有适当的厚度（如≤25mm）2．烧结层3．液渣层一般为10～15mm。液渣层的厚度由保护渣的熔化速率和消耗速率之间的质量平衡来决定。添加到高温钢液面上低熔点（1050℃～1100℃）的粉渣靠钢液提供热量在钢液面上形成一定厚度的液渣覆盖层（10～15mm）减缓了钢水沿保护渣厚度方向的传热；在液渣层上面的保护渣受到钢液传过来的热量温度可达800～900℃但已软化烧结在一起形成一层烧结层；在烧结层上面是固态粉状或粒状的原渣层（也称粉渣层）。粉渣层的温度大约在400～500℃粒度小于100目（0.147mm）与烧结层共同起到了隔热保温作用。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固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。同时渣膜充填了坯壳与铜壁之间的气隙减少了热阻改善了结晶器的传热。随着拉坯的进行钢液面上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粉渣使其保持为3层结构如此循环保护渣粉不断消耗。保护渣结构示意图：1—粉渣层；2—烧结层；3—液渣层；4—结晶器5—凝固坯壳；6—渣膜；7—渣皮；8—结晶器振动方向；9—钢坯拉出方向要形成3层结构关键是要控制保护渣的熔化速度即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。为此一般都是在保护渣中加入碳粒子作为熔化速度的调节剂。炭粒子控制熔速的快慢决定于加入炭粒子的种类和数量。三.保护渣的理化性能1.熔化特性A.熔化温度保护渣是由多组元组成的混合物没有固定的熔点熔化过程有一定的温度范围；通常将熔渣具有一定流动性时的温度称为熔点。保护渣的液渣形成渣膜其润滑作用因此保护渣的熔化温度应低于结晶器出口处的铸坯表面温度通常在1050～1100℃左右。保护渣的熔化温度主要决定于渣子的化学成分及渣料的粒度。B.熔化速度保护渣的熔化速度决定了钢液面上形成液渣层厚度和渣的消耗量。熔化速度过快粉渣层不易保持影响保温液渣会结壳很可能造成铸坯夹渣；熔化速度过慢液渣层过薄。同时过快过慢的熔化速度都容易造成渣膜的厚薄不均。从而使坯壳生长不均匀。常用一定重量的试样在一定温度下完全熔化所需的时间来表示熔化速度。保护渣的熔化速度主要靠配入渣中的碳质材料来调节。碳质材料的碳含量越高分散度越大、影响熔化速度的作用就越强。a.配加炭黑（﹤1.5%）。b.配加石墨（2～5%）。c.复合配炭C.熔化均匀性要求能均匀熔化铺展到整个钢液面上并能沿四周均匀地流入结晶器与坯壳之间。2.粘度粘度是保护渣重要物性之一它直接影响到铸坯振痕的形成和渣膜的润滑作用以及渣吸收夹杂物的能力。浇注条件一定时渣膜的厚度和均匀程度与熔渣的粘度有很大关系。熔渣粘度过大或过小都会造成铸坯表面渣膜的厚度过薄或过厚使润滑、传热不良甚至导致坯壳产生裂纹。保护渣的粘度取决于渣的化学成分。合适的粘度应随钢种、断面、拉速、温度而定。一般在0.1～1Pa·s的范围内变化。为了适应连铸的温度变化应当选择熔渣粘度随温度变化比较缓和的渣系（长渣）。保护渣中常配加莹石（CaF2）、碱金属氧化物Na2O等以降低熔渣的熔化温度和粘度。3．界面特性A.表面张力熔渣的表面张力一般是由试验测定的也可用经验公式估算。表面张力和组成具有加和的线性关系：σS＝∑σiNi式中σS—熔渣的表面张力N∕m；σi—熔渣I组分的表