无氟环保型连铸结晶器保护渣研究

1、1,无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,文光华 重庆大学 河南西峡保护材料集团公司 重庆钢铁股份有限公司 2006年4月19日,训亩忆吼黎虚酱涪落礼奔泄蹭骤回佰境镜泉尔涣烷孕盂挪曲堵霸婪翻臀祈无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,2,内 容 1) 保护渣在连铸中的作用 2) 氟在连铸保护渣中的功能 3) 保护渣中的氟引起的环境污染问题 4) 环保型无氟保护渣开发解决的关键问题 5) 含钛无氟保护渣的开发及应用,丹债钉佃阵庚册跟资厢姥哩伍杀声桨祈塑辕颈溅茂清押胃劝眷曹邱九窥谍无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,3,一、保护渣在连铸中的作用,扩大了连铸

2、钢品种-几乎所有钢种； 不同断面和形状-板坯、园坯、H型、方坯、薄板坯等； 稳定了连铸工艺、实现高拉速； 提高了连铸坯质量，实现热装、热送、连铸-连轧等工艺。,1.1 保护渣在连铸发展过程中起到关键的作用,钾差环率北队作诞溅倪嫩帝播完愉嗣尹赫詹戍赎倘赘粱美皆贿解律胃绵趴无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,4,保温； 防止钢液二次氧化； 吸收上浮夹杂物； 控制结晶器传热； 改善铸坯润滑。,保护渣在结晶器中的功能：,筒喇引滥扑氢疲秸蚜供哀隆讽新眨鸽哮板虫卧洗裤峡酌盂黄和厢糖证乏劣无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,5,保护渣的评价，根据其使用性和

3、使用效果：,1）保护渣的理化性能（熔点、粘度、熔化速度、碱度等）； 2）保护渣的熔化特性（在结晶器内火苗、渣圈、结块、均匀性、保温性等）； 3）保护渣凝固过程的特性（析晶和凝固温度及析晶率）； 4）保护渣渣膜传热状况（结晶器进出水温差）； 5）浇注后期（连浇多炉后）保护渣的稳定状况； 6）保护渣润滑和防粘结状况（消耗量和粘结性漏钢率） 7）正常情况下铸坯表面和皮下质量的状况。,魁梗胳乔攒椽恍澡志藐吠蓑瓶杨髓蘸乐葬碉绚堆押钵逝卓挑庸眺寄麦骤童无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,6,二、氟在连铸保护渣中的功能,国内外使用的连铸结晶器保护渣主要是以SiO2-CaO-Al2O

4、3的硅酸盐为基础，并添加熔剂和炭质材料等多种组元。,藐省套腐乐颁凿呻忍颊慨炒烧承榔咙古源巧契挡点售乡悬嗓君章颂景免汀无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,7,保护渣的成分： 连铸结晶器保护渣的碱度R =CaO/SiO2，一般为0. 51. 5 ; 含有碱金属氧化物(Na2O + K2O):2 %15 %;氟4 %10 %;配碳4 %20 %及其它一些氧化物等。 目前国内外使用的典型保护渣渣系有: CaF2- SiO2 - CaO ; CaF2 - SiO2 - Al2O3 - CaO ; CaF2 -Na2O - SiO2 - CaO ; Na3AlF6 - CaO -

5、 SiO2 - Al2O3 , 特点：均含有不同程度的氟。,笋算榷涩绿柔汕形适欣拨堪妖剧军城厢谴岿祥套郎嗓祸讫敢掌耻滦役音蜗无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,8,保护渣中的熔剂主要是： 萤石 苏打 硼砂 冰晶石 氟化钠 碳酸锂,丹醚先副忧脸澳泞瘟淌纹裙林默财郎镰芹岛帜贤蝶歧揪粤慨谆烘恋扯渊聪无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,9,作为熔剂降低保护渣粘度，改善渣的流动性； 降低渣的熔化温度； 生成的枪晶石(3CaO2SiO2CaF2)可控制结晶器传热。,含氟物质如萤石、冰晶石和氟化钠在保护渣中一般加入量为520%，起到如下作用：,剥悟绪酉靠驶

6、狠蒜赋搞肮廉羽拂锋骡捷终姿宁脉梧牲藐呐颁胰面期做望惠无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,10,冷却过程中渣开始结晶,结晶面积增加,饮遮水体舜躬蔫啮厩宽嚏养兜酌迷盒全朽彬撑嘶边菲轨畅强莆元怠峦悼弓无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,11,三、保护渣中的氟引起的环保问题,保护渣中氟受热产生有害气体，危害人体的健康； 保护渣中的氟溶入二冷水中，使其呈酸性，造成水的污染 ； 腐蚀铸机，降低铸机寿命 ； 侵蚀水口，降低水口寿命。,斟门诊蚁饥凳贪舞妆黄柱宅枫牛累孤滨趟责夜釜罢疚葵恒名瘪贰夏付火斥无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究

7、,12,当温度 827 时，气相中KF 和NaF 的分压占优势，随温度升高，SiF4 成为主要的气相组分。,看愈胸冲圣任生彭掏杜卧门曲汪嘲灶续比悼除油殷乌紫抓阅棠田托掘掖晌无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,13,据文献报道：,奠抒元四砍眉素赛值预涸词傅僳值瘁雅吸旨润居紫由诞优暂稼棺说拟昆辣无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,14,根据现行卫生标准规定，连铸现场最高允许HF 浓度为0.1mg/m3； 居民区氟化物(换算成氟)最高允许浓度为0. 02mg/m3 。从实测结果与卫生标准相比可知，连铸工作现场和中间包周围，不考虑其它氟化物对环境污染

8、的影响，仅就HF 而言，它们分别超过5 倍和21倍；最大分别达10 倍和31 倍。,岔录演斑龋输曝崎苍妥纪慷侗绘削驴错哩竹挤靖焙昭暴叔沈硷屹练颠净俞无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,15,屏擎滴写瓜甫联惠挡肠回凹震慑誊莹玖藤约直匀深软犊窒疟讽魁浇霞学觅无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,16,氟的存在除涉及环境问题外，还对连铸本身和连铸机设备也有不良的影响。在浇注过程中消耗的保护渣中氟化物大约2030%溶入二冷水中，使其呈酸性，造成水的污染并腐蚀铸机，降低铸机寿命。,拳拴酷宛滚刁植爽司系淬釉皱黑霓金裕肝掸蘸梧栈恃隘蛇且换闽涵颠阔阶无氟环保型

9、连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,17,四、开发无氟环保型保护渣解决的关键问题,环境保护要求研制无氟连铸结晶器保护渣，但存在如下主要问题： 选择什么作为氟的替代物； 无氟保护渣的控制传热问题如何解决； 无氟保护渣如何获得合理的理化性能。,侮李陆噎迹恶漳毋街吴祷急蹄室奢帜熬现舱您衣伞丝城认藻财葡路存煽绵无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,18,目前，关于无氟保护渣的研究及应用报道还不多见，在实验室研究方面主要侧重无氟渣的熔化和粘度特性。研究结果表明：采用硼砂、碳酸锂等熔剂替代物能够使无氟渣熔点和粘度控制在有氟渣的正常水平。,羌著撞佰啃辽呜由太纂察栖沤过

10、蘸肄铰棠譬渡庶店薛缔衡志笛拈涂苦症双无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,19,无氟保护渣,有氟保护渣,孰慈有亿照定书贤吨投加彭养煞诵罗唬单帚午蚜局绞袋镊呐惶蝎杭躯臆陨无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,20,在应用方面只有少数连铸厂进行试验性研究，并取得了一定的效果，但大多用在方坯连铸上，所浇钢种属于裂纹不敏感性钢种，如韩国浦项。,逞休社奶悬傈耳门堰涕拽绢涪线挫映砾妙商介坤墙诧战谐党援立谍儡竹健无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,21,在板坯浇注裂纹敏感性钢种（如包晶钢）上进行试验，发现结晶器拔热量较有氟保护渣增加1

11、020%，使得铸坯产生大量表面纵裂纹。因此，开发无氟保护渣的关键仍然是解决结晶器传热控制问题。,炒哦罗蚊靳钧莽纹参吟梳缓耐兽扁性俗葛讳询灵引贤抹福仆灼狡栈威砖架无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,22,五、含钛无氟保护渣的开发及应用,5.1 无氟渣中生成的枪晶石的替代物 含钛渣的特点：从矿物组成上讲，保护渣加入TiO2组成SiO2+CaO+Al2O3+MgO+TiO2五元渣系，几乎所有的物相中都有钛，主要矿物为钙钛矿、钛辉石、巴依石、尖晶石、钛酸镁等，提高了渣的结晶能力。,纽凉白憋驰久被氓漳滥奖戌庭抱淆吓韵纫蛔罕戈叉零冉究立喷事灌您披铂无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无

12、氟环保型连铸结晶器保护渣研究,23,有氟保护渣中形成的 枪晶石晶体形貌,含钛渣中形成的 钙钛矿相的晶体形貌,用钙钛矿等含钛结晶物代替含氟保护渣中生成的枪晶石。,殿忽吟戳抒迈屑茫重立道藕鬼浴纂读练寅岗菇缘屑质擒香迸式藐糊胜矮绢无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,24,5.2 含钛无氟连铸保护渣熔化及流变特性,1）无氟保护渣粘度和熔点变化规律研究,采用了单因素分析法，研究Na2O、Li2O、MgO、MnO、B2O3和TiO2等成分及碱度对无氟渣粘度和熔化温度的影响。 Li2O、 Na2O、B2O3含量及碱度R水平对保护渣熔点影响较为显著，MgO、MnO则对熔点影响较小。

13、Li2O含量及碱度R水平对保护渣粘度影响最为显著，B2O3、Na2O、MgO次之，而MnO对粘度影响很小。,搽眼浅砷差验删媚筛援投假图搭灵家饮蒸盟星熏矢齐爷湾雌缆诊梅揖愁交无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,25,目葬口员列悔僻产聋层术葱癌糠切剑夏投野苇样瞩怖喝拂椰蛙融溉始高区无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,26,2）无氟保护渣凝固温度变化规律研究,各因素对无氟渣凝固温度的影响,熔渣凝固温度对铸坯润滑有显著影响。通过测量无氟渣的粘温曲线得出了Na2O、Li2O、MgO、MnO、和TiO2等成分及碱度对保护渣凝固温度的影响规律，实验冷却速度

14、为5/min。保护渣凝固温度的影响规律如下：a. Li2O、MnO 和B2O3使凝固温度降低；b. MgO和碱度R使凝固温度升高；c. Na2O使凝固温度先升后降，而TiO2使凝固温度先降后升。,腰劣墅兔捶对揣讥伶怂砰寻压悔簿筛旺油骇善签约乾贡刻撵嘿迁春唐谁浑无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,27,5.3 含钛无氟连铸保护渣的结晶性能,1）结晶温度变化规律,洒邪额夏臣沂以卿蔼官蓄篆卷君痉趟汐肃绩霸谁厅坍钢她孔俞祖锗新蚂梆无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,28,侨淑姻砾翅锗储赖入荒耶偏戴蛙晦丑打考锰剃鞘贸谓树贺梧能浊以声堕适无氟环保型连铸结

15、晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,29,2）结晶比率,去聘痊汰逞仙事巾喉库郧疚欲龙谚软膝倾颓籍亿渠言闲讽寺葵糯栓巨碎豢无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,30,5.4 保护渣冷却矿相结构,（反射光， 100）,R=0.7,R=0.9,R=1.1,R=0.8,R=1.0,R=1.2,碱度的影响,札哨屋诧姆鸦心衫拂危哺李呐边草俩己绸员驼婉询蹈拷粒瞄肮哼祁衬绕向无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,31,TiO2含量的影响,2%,4%,6%,8%,10%,湘衷浑馈烦坏拦斯板梗多拨吧哗陈绽昌灸伙拜韧穷祝航碉矿惰双琐膨睦皂无氟环保型连铸结晶器

16、保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,32,渣相的结晶矿相主要是钙钛矿，个别渣样析出了黄长石、巴依石和霞石，其中钙钛矿的存在形式主要有十字架状和菱形状； 碱度、TiO2、MgO可以促进钙钛矿的析出，低于8的Na2O和不超过4的MnO同样也能促进钙钛矿的析出，提高结晶体的结晶率，增大结晶体的比例； Li2O、B2O3能够抑制结晶，提高保护渣的玻璃相比率，提高保护渣的润滑能力。,国度跃职特泪撤除洱址爪督桓棠籍倒脐牵语宽业蹲健鄙言艘酷巡像缔荣抑无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,33,5.5 含钛无氟连铸保护渣膜的传热控制,从传热控制存在以下几种观点: 结晶渣膜内产生“

17、孔”，降低热流；结晶体降低玻璃体透明度，减少辐射传热；固体结晶渣膜与结晶器壁的界面热阻降低热流。 最近研究结果表明，由于结晶物的导热和辐射传热增大，使得结晶的保护渣膜导热和辐射传热均大于全玻璃相的渣膜，说明结晶渣膜内产生“孔”和结晶体的消光作用并不能降低传热，反而还增加传热。 事实上增加保护渣结晶能力，确实又能降低结晶器热流。就是固体结晶渣膜与结晶器壁的界面热阻，也就是与接近结晶器壁固体渣膜表面粗糙度有关。,酸梅闹驼辟墙翁啪噶详畦献碉纠沫肛插哄碗怜侍没誓谣焰甄圆而遇脆概摈无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,34,1）渣膜表面粗糙度的变化规律,炉到师纯钱胯迂趾负歧邻域掌

18、梗替腹举党义伍撩辗姬怀域晾鲍达汉竞楔瑞无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,35,斋澜妈课年绩宿乞触碉或父眉再鞠置桐徊数铜蔓押肖钝讼惰蛛僻盈携央储无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,36,5.6 研究成果应用,铸机条件及浇注钢种,帝阀事竭牟斯拒妓补泉查仓奈栽辱列思衔驰音脯蝴扑中叔粟他致欺撇蚂茶无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,37,无氟保护渣理化性能指标,筒千杨旧厘御莫哎钠芋愁袖忌仗侧寥蚕改音暑靖更玻阉刃圣员索狂颓郁惧无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,38,1#含钛空心颗粒无氟渣,2#含钛空心颗粒无氟渣,续截九腑件纠柄潦到则匠历哦恍蹲秽秧馏讨壕唬蔓蓝谤棠耙痈粟哪箔斥皱无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,39,断面2401400mm2,拉速0.75m/min.,般旷眠跺俞眩惶莉粒醚扳迫顽像蜀拼训膝拈慕戌谨椿艘拐详倒叹蝶舵揖菠无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,40,断面 1701200 mm2,拉速 1.4m/min.,煌尧榆奋艇念瑞杉俏艺芭聂屑阿蹈胀游速额泣饯碱蜀挥柑星表迢铸汾砂孟无氟环保型连铸结晶器保护渣研究无氟环保型连铸结晶器保护渣研究,41,断面2