连铸中碳钢用保护渣的研制与开发

论文摘要

连铸结晶器保护渣是连铸工艺过程中重要的辅助材料,其性能优劣对铸坯质量及连铸工艺顺行产生重要的影响。随着连铸工艺的发展、对铸坯质量要求的提高,连铸对保护渣的润滑与传热、吸收夹杂与润滑等功能要求的矛盾更加突显,如何充分发挥连铸保护渣的各种功能,成为亟待解决的重要问题。中碳钢是我国连铸生产中所占比例较高的钢种,同时也是生产无缺陷铸坯相对较难的钢种,为了满足不同连铸工艺条件和中碳钢生产的需要,本论文在对国内外中碳钢保护渣进行研究和应用情况调研的基础上,根据中碳钢连铸的特点、难点,结合具体铸机参数和工艺条件,开展了连铸中碳钢用保护渣的系列化研究。本文的具体研究工作和结论如下：(1)论文研究了组分对保护渣理化性能的影响。保护渣成分合理与否,直接影响连铸生产能否顺行。因此,保护渣组成与理化性能的关系长期以来一直备受关注。本论文通过大量的研究工作得出组分对保护渣理化性能的影响规律,为保护渣研发提供理论依据。(2)论文深入研究了组分对保护渣结晶性能的影响及结晶行为的调节和控制,得到以下控制机理：保护渣的原料组成影响保护渣的各项性能,本论文通过采用多组分熔剂混合配入及添加B2O3、Li2O、MnO等特殊组分,.避免保护渣熔渣在冷凝过程中析出高熔点固相,保证结晶器内靠近铸坯表面的渣膜为液态,确保对铸坯的润滑效果,而靠近结晶器壁的渣膜成结晶状态以达到减缓和均匀传热的效果,协调了润滑和控制传热的关系。LiO2、MnO不仅降低保护渣的析晶温度和转折温度,而且促使固态结晶渣膜晶粒细小,晶粒界面增多,更有效地削弱了通过晶界的传导传热,减缓和均匀了弯月面区域的热流密度。(3)本论文深入分析了保护渣传热特性对铸坯质量的影响。特别是针对中碳钢及中碳低合金钢在连铸连轧过程中出.现的产品质量缺陷开展研究工作,从而得出保护渣传热特性对铸坯质量的影响规律,并通过优化保护渣性能,解决产品质量缺陷问题。(4)本论文针对中碳钢连铸工艺条件的差异,开展了中碳钢用连铸结晶器保护渣产品系列化研究。在前述实验室研究的基础上,通过工业化生产及应用,成功开发了适用于不同连铸工艺条件的中碳钢保护渣系列品种。本论文研究开发的连铸保护渣系列已经在多个钢铁企业的连铸生产中得以应用,达到了令人满意的效果,并取得了一定的经济和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 第2章 连铸保护渣的研究现状及中碳钢的凝固特性
• 2.1 连铸保护渣的基本功能及其在连铸生产中的重要作用
• 2.2 中碳钢的凝固特性及连铸工艺特征
• 2.3 保护渣组成和物理性能的关系
• 2.3.1 保护渣组成与熔化温度的关系
• 2.3.2 保护渣组成与粘度的关系
• 2.3.3 保护渣组成与熔速的关系
• 2.4 保护渣的热物理特性
• 2.4.1 保护渣的传热性能
• 2.4.2 保护渣的结晶性能
• 2.5 保护渣渣膜的润滑与摩擦
• 2.6 连铸工艺参数对保护渣性能的要求
• 2.6.1 钢种对保护渣性能的要求
• 2.6.2 振动条件对保护渣的要求
• 2.6.3 拉速对保护渣的要求
• 2.6.4 结晶器断面形状和尺寸对保护渣的要求
• 2.7 保护渣与铸坯质量的关系
• 2.8 本论文主要研究内容及创新点
• 第3章 组分对保护渣物理化学性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 组分对保护渣熔化温度和粘度的影响
• 3.2.1 保护渣组分的确定
• 3.2.2 实验方案
• 3.2.3 实验结果
• 3.3 保护渣吸收夹杂的研究
• 2O₃夹杂的吸收'>3.3.1 保护渣熔渣对Al₂O₃夹杂的吸收
• 2夹杂的吸收'>3.3.2 保护渣熔渣对TiO₂夹杂的吸收
• 3.4 本章小结
• 第4章 连铸结晶器保护渣结晶行为控制的研究
• 4.1 前言
• 4.2 保护渣结晶性能及润滑特性的评价方法
• 4.3 保护渣组成与结晶性能的关系
• 4.3.1 碱度对保护渣玻璃化特性和结晶性能的影响
• 2O₃、Li₂O对保护渣结晶性能的影响'>4.3.2 B₂O₃、Li₂O对保护渣结晶性能的影响
• 2O对保护渣结晶性能的影响'>4.3.3 MnO和Na₂O对保护渣结晶性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 连铸保护渣在结晶器内传热与润滑的研究
• 5.1 前言
• 5.2 渣膜润滑与传热
• 5.2.1 润滑渣膜对结晶器传热的影响
• 5.2.2 铸坯与结晶器间摩擦力的研究
• 5.3 结晶器与铸坯间的润滑研究
• 5.4 本章小结
• 第6章 中碳钢连铸保护渣的研制开发
• 6.1 前言
• 6.2 板坯中碳包晶钢连铸保护渣的开发
• 6.3 板坯中碳低合金钢连铸保护渣的开发
• 6.4 高拉速中薄板坯中碳包晶钢连铸结晶器保护渣的开发
• 6.4.1 适合高速连铸技术的保护渣
• 6.4.2 实验室工作
• 第7章 结论
• 7.1 组分对保护渣物理化学性能的影响
• 7.2 连铸保护渣结晶行为的协调控制
• 7.3 板坯中碳钢连铸保护渣系列开发
• 7.4 研究工作中遇到的问题
• 参考文献
• 致谢