中包覆盖剂.ppt

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1、中包覆盖剂,1 概述2 碱性中间包覆盖剂3 低碳中间包覆盖剂4 超低碳中间包覆盖剂5 无碳中间包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂7 中包覆盖剂对钢水洁净度的影响8 稀土氧化物与中包覆盖剂粘度的关系,中包覆盖剂,1 概述,中间包覆盖剂的最初功能是保温，防止浇注过程中温降过大，但随着钢质量的要求越来越高，中间包覆盖剂的冶金功能趋于广泛：保温、防止大气对钢水的二次氧化、吸附钢水中上浮夹杂物、不与钢水反应避免污染钢水、防止钢液回硫等等。,中间包覆盖剂的功能：（1）绝热保温防止散热；（2）吸收上浮的夹杂物（如Al2O3、钙铝酸盐）；（3）隔绝空气，防止空气中的氧进入钢水，杜绝二次氧化。,中包覆盖剂,目前常用

2、的中间包覆盖剂大都属于绝热型渣，一般可分为单一型和复合型两类。单一型，通常指炭化稻壳和稻壳灰，其容重小，导热系数低，保温效果较好。但国内由于稻壳种类、炭化工艺等原因，其炭含量较高，保温效果虽好，但熔点高，不易形成液渣层，防止二次氧化效果差，易使钢液增炭，粉尘也较大，贮存、运输也不方便，目前已近于淘汰。复合型，是由多种成分组成的机械混合物。加入后会迅速形成熔融层、过渡层和粉状层，其过渡层呈蜂窝状，疏松、多孔，和粉状层一同像“棉被”一样盖在钢液面上，大大提高了覆盖剂的保温性能，其液渣层可防止钢液二次氧化，吸收钢中上浮夹杂物，所以有着很好的应用前景。,1 概述,中包覆盖剂,中间包覆盖剂主要有4种类型

3、:（1）酸性。典型的为炭化稻壳，绝热性能好，成本低，但不利于吸附中间包上浮的夹杂物，在钢渣界面有化学反应，对铝镇静钢不合适。酸性中间包覆盖剂保温性能较好，但对碱性包衬来讲，侵蚀较严重，同时由于渣中Al2O3含量高，熔渣粘度增大，使吸收Al2O3等非金属夹杂能力变弱。（2）中性。典型的为Al2O3-SiO2质材料，有一定的热性能，成本较低。（3）碱性。以MgO或白云石为基的材料，单独使用易结壳。为了减少钢水中夹杂物，目前中包衬普遍使用镁质绝热板或镁质涂料，相应地，覆盖剂也最好使用碱性渣，但碱性渣的最大缺点是保温性差，其导热系数为酸性渣或中性渣的两倍。,1 概述,（4）双层渣：底层一般为碱性渣，使

4、用时形成液渣层以吸附夹杂，顶层一般为碳化稻壳，用以保温，下层用碱性渣，吸收钢水中的夹杂物。这样看似从根本上解决了问题，但中包渣是消耗品，随着生产的进行，碳化稻壳也会不断熔化而进入下层，使渣的碱度降低，并有可能对钢水增碳。,中包覆盖剂,表1 国内外一些厂家中间包覆盖剂主要成分,1 概述,中包覆盖剂,(1)酸性 R23；或高镁质MgO30%。,宝钢按碱度对中间包覆盖剂分类：,1 概述,中包覆盖剂,2 碱性中包覆盖剂,l 碱性中间包覆盖剂配方的设计 1.1 碱性中间包覆盖剂特点根据连铸工艺要求，一般碱性中间包覆盖剂应具有以下特点：（1)铺展性良好，火苗小而均匀。（2）初熔温度较低，以保证能迅速形成适

5、当厚度的熔融层，更好地隔绝空气及吸附夹杂物等。（3）合适的熔化速度，以保证覆盖剂在钢液面上能较长时问地保持三层结构，具有良好的保温性能。特别对于多炉连浇，还可减少后续炉次追加保温剂的数量。（4）合适的粘度且不随温度急剧变化。（5）随着浇注时问延长，渣面不结壳。（6）对长水口、中间包内衬侵蚀小。,中包覆盖剂,2 碱性中包覆盖剂,l.2 碱性中包覆盖剂物化指标的设计原则 根据中包覆盖剂实际使用条件，采用CaO-SiO2-MgO作为基本渣系，因该渣系恰好有在中间包钢水温度下呈液态渣的成分范围，而且SiO2活性最小。从渣的组成扩展为包括Al2O3(作为第四个组成)在内的假四元系统考虑，可判定CaO-S

6、iO2-MgO在达到该组成之前能吸收的范围较大，如图中CaO-SiO2-MgO三元相图所示。,设计的化学组成范围在图指定的区域。该区域组成范围大致为：Ca0：1952 SiO2：2047 MgO：l643%。,中包覆盖剂,2 碱性中包覆盖剂,1.3主要物理性能熔点检测：采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制成33mm小圆柱，放入炉内后，以一定速度升温，待试样高度降低到一半时的温度为熔化温度。熔化速度：采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制成33mm小圆柱，放入炉内后，以一定速度升温，当炉温升至1350恒温5分钟后，记录试样至全部倒塌所需的时间。碱性覆盖剂熔速在2-4min为好。其他

7、物理性能：其他物理性能如粘度、容重、铺展性、粒度和水分等，原则上不单独考虑，而是设计主要物性时兼作考虑即可。一般覆盖剂粘度应略大些（与结晶器保护渣相比）；容重愈小，保温效果愈好；铺展面积愈大覆盖剂愈均匀；粒度要求-100目大于85%，水分要求0.5%。,中包覆盖剂,2 碱性中包覆盖剂,国内钢厂碱性中包覆盖剂的理化性能,上述中包覆盖剂的主要特点是CaO+MgO含量高，吸收钢水中夹杂物能力强。,中包覆盖剂,3 低碳碱性中包覆盖剂,低碳中包覆盖剂,中包覆盖剂,4 超低碳碱性中包覆盖剂,超低碳中间包覆盖剂（鞍钢三炼钢）,中包覆盖剂,5 无碳碱性中包覆盖剂,硅钢、汽车板钢是高附加值的超低碳、高洁净度的钢

8、,其C 的质量分数在(2.04.0)10-5 之间,因此,对中包覆盖剂又提出一个要求:不能对钢水增碳。目前,炼钢辅助材料的“无碳”还没有一个标准。在结晶器保护渣的研究中,w(C固)1.0%就已经没有了上述作用,但渣中只要存在,就会对钢水增碳,只是增碳幅度低。一般由于原料中不可避免地含有少量碳质材料,要求无碳保护渣或无碳覆盖剂中的w(C固)0.1%。如果覆盖剂不含碳,最直接的问题就是覆盖剂粉末将快速熔化,保温层急剧减少,保温效果恶化。所以必须有提高其保温性的方法。无碳覆盖剂的研制还停留在理论阶段,应用于生产的报道少。,中包覆盖剂,5 无碳碱性中包覆盖剂,无碳预熔中空型碱性中间包覆盖剂宝钢,设计化

9、学成分,设计物理性能,实际分析化学成分,实际检测物理性能,自 2003年初在宝钢 60 t中间包使用至今，中 间包钢水温度平均 1553，保温性 良好，未发生结壳现象；有一定的吸附夹杂能力；对包衬侵蚀情况正常；单耗平均 0.45 kg/t。,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,高碱度的理论依据,3(FeO)+2Al=3Fe+(Al2O3),3(SiO2)+4Al=3Si+(2Al2O3),R增加，FeO的活度系数降低,3(CaO)+2Al+3S=3(CaS)+(Al2O3)增加CaO含量，抑制中包内钢水回硫,CaO-SiO2-AI2O3-FeO中FeO的活度,(CaO+MnO)-AI2O3-S

10、iO2中MnO在1500的活度系数,覆盖剂的碱度过高也有不利的作用。过高的碱度(CaO/SiO2)降低FeO的活度系数但却提高了MnO的活度系数。换句话说，高碱度阻止FeO与钢中的溶解铝的反应，却有利于MnO与钢中溶解铝的反应。,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,川崎钢铁公司生产高洁净超低碳钢时，使用高碱度覆盖剂（渣中CaO/SiO2=6）情况下钢中氧含量明显低于使用低碱度覆盖剂的情况。DOFASCO公司使用高碱度覆盖剂(CaOSiO2=6和8)+挡渣墙使中间包钢水总氧含量达到19x10-6。Caston公司使用高碱度覆盖剂(CaO/SiO2=11)使中间

11、包钢水总氧含量从45x10-6 降至30 x10-6,国内外研制成功的高碱度中间包成分/%,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,美国阿姆科钢铁公司的研究结果表明：单独使用高碱性渣（R=10.5）时，渣中Al2O3平均仅增加1.5%，钢中总氧为24.410-4%；使用双层渣时（顶层为碳化稻壳，底层为（R=10.5）的高碱性渣时，渣中Al2O3平均增加8.7%，钢中总氧为16.410-4%。,宝钢开发的高碱度中间包覆盖剂的主要理化指标,R24且熔点1400CaO 40-70%SiO2 0-20%Al2O3 40-60%,中包覆盖剂,6 高碱度中间包覆盖剂,中间包

12、渣成分及碱度与浇注炉次的关系,b 中间包渣中MnO含量随浇钢炉次的变化,b,a,c,c 中间包渣中S含量随浇钢炉次的变化,a 中间包渣Al2O3含量及碱度随浇钢炉次的变化,鞍三,中包覆盖剂,7 覆盖剂对钢水洁净度的影响,对夹杂的吸附及对钢中总氧的影响,浇注过程中间包覆盖剂中Al2O3的变化,覆盖剂种类与夹杂物去除率,A炭化稻壳，R0；BR0.26；CR0.94；D双层渣，R0.94。,中包覆盖剂,7 覆盖剂对钢水洁净度的影响,对钢水的氧化,浇注过程中,钢水中Als由于被氧化而减少。二次氧化的来源有三个:大气、覆盖剂、耐火材料。覆盖剂由于有MnO、FeO的存在(下图)而发生以下反应：,3(FeO)+2Al=(Al2O3)+3Fe(1)3(MnO)+2Al=(Al2O3)+3Mn(2),覆盖剂及内衬材料中SiO2的存在是钢水二次氧化的重要因素,故将发生以下反应:,4/3Al+(SiO2)=Si+2/3(Al2O3),中包覆盖剂,8 稀土氧化物,稀土在钢铁中的应用经历了很长的发展过程,它对钢液的净化作用、夹杂物变性作用以及微合金化作用已经为人们所肯定。用稀土处理钢液的确是可以提高钢质量的1种手段。稀土氧化物对 中间包覆盖剂和实验室合成渣粘度的影响的试验表明，当稀土氧化 物含量不大于 10%时，具有降低覆盖剂高温粘度 的功能，当稀土氧化物含量接近 20%时，会显著增大覆盖剂粘度。,