不锈钢板坯连铸结晶器保护渣基础研究.ppt

不锈钢板坯连铸结晶器保护渣基础研究 1 引言 2 典型不锈钢凝固特性及保护渣性能要求 3 典型不锈钢结晶器固态渣膜的结晶性能 4 含钛不锈钢保护渣连铸中成分变化规律 保护渣吸收氧化钛对其理化性能的影响 添加微量组元对钙钛矿晶体析出的影响 结束语 1 引 言 目前，我国不锈钢产量已经跃居世界第一，然而，国产不锈钢板坯连铸保护渣尚未实现系列化，同时，不锈钢板坯连铸保护渣的某些基础理论问题有待进一步深入研究。 不锈钢保护渣存在如下问题需要进行研究： ★铁素体和奥氏体不锈钢保护渣性能要求及使用状态需要进行系统地 研究分析； ★含钛不锈钢保护渣在连铸过程中的化学成分变化需进一步搞清楚； ★保护渣吸收含钛夹杂物之后， TiO2对其性能变化的影响需要明确； ★钙钛矿析出会造成铸坯表面缺陷，需要研究抑制钙钛矿析出的方法。 针对上述问题，北京科技大学与青岛斯多伯格三一冶金材料公司展开合作，对铁素体、奥氏体和含钛不锈钢等典型钢种的板坯连铸保护渣相关基础理论进行了研究。 谢 谢！ * 目 录 铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的凝固特性和高温性能差别 大，有待从理论上系统分析其保护渣的不同性能要求。 ◆ 304、321为代表的奥氏体不锈钢，液相线与固相线温度区间 宽，而且，凝固时发生L+δ→γ的包晶反应，体积收缩增 大，铸坯产生的应力大，凹陷倾向大。 ◆ 409、430为代表的铁素体不锈钢，液相线与固相线温度区间 小，凝固过程为α相，凝固收缩均匀且收缩量小；该钢种高 温塑性好，但是高温强度低，铸坯受到较小应力就容易变形， 裂纹形成倾向大。 2 典型不锈钢凝固特性及保护渣性能要求 保护渣性能要求 典型钢种 不锈钢种类 原始渣碱度0.9左右（连铸过程碱度升高）, 适中的析晶能力。 321 奥氏体不锈钢 (含钛) 碱度1.05～1.15 ，高结晶率和结晶温度。 304 奥氏体不锈钢 (不含钛) 具有良好玻璃态，凝固温度1100℃左右，碱度0.9～ 0.95左右。 430，409 铁素体不锈钢 典型不锈钢板坯连铸保护渣的性能要求 控制结晶器水平传热是保护渣的重要功能之一,而固态渣膜结晶程度的高低，能够直接反映保护渣控制结晶器水平传热的能力。 保护渣对结晶器水平传热的影响机理为： 结晶器和连铸坯壳间的传热阻力由固态渣膜厚度(dsolid)和固态渣膜与 结晶器内壁界面热阻决定(RCu/sl)，而RCu/sl随着渣膜结晶率的增加而变大。 为了解典型不锈钢结晶器保护渣固态渣膜的结晶性能，对取自太钢和宝钢不锈钢分公司的固态渣膜进行了研究，得到如下结果： 3 典型不锈钢结晶器固态渣膜的结晶性能 ◆宝钢现场取304渣膜，其析晶率达90％以上，整个渣膜截面均析出枪晶石。 与304对保护渣的要求相符合。 304固态渣膜结构 ◆宝钢现场取 409L和430渣膜， ★409L析晶率48％，靠近铸坯侧为玻璃态，润滑性能较好；  ★430保护渣为实验渣， 430析晶率71％，结晶性能略高，应适当降低其碱度。 409L和430固态渣膜结构 (b)430 (a)409L 321固态渣膜结构 ◆太钢现场取321渣膜，结晶率为48％左右， 结晶率适中，兼顾改善对铸 坯润滑和控制结晶器传热。 固态渣膜结晶器侧的粗糙度 固态渣膜表面粗糙度可以调节结晶器和固态渣膜间的界面热阻，从而影响结晶器内的传热。 ★304渣膜的粗糙度最高； ★其次是430； ★321和409L粗糙度最低。 渣膜粗糙度与渣膜的结晶率趋势一致。 (a)304 (b)321 (c)409L (d)430 含钛不锈钢连铸坯易产生表面缺陷，其原因除了钢中存在含钛夹杂物之外，还与连铸过程中保护渣的成分和性能变化有关。以下三种现象，会导致连铸过程熔融保护渣化学成分与使用前相比发生变化。 ◆熔融保护渣中F，Na等元素挥发； ◆熔融保护渣吸收来自钢水的夹杂物； ◆钢中的Ti元素能够和熔融保护渣中氧化硅发生化学反应。 因此，含钛不锈钢保护渣的设计必须考虑保护渣化学成分在使用过程的变化。以下是宝钢409L钢种和太钢321钢种浇铸过程中保护渣成分的变化。 4 含钛不锈钢保护渣连铸过程中成分变化规律 浇铸开始7分钟时Al2O3、TiO2和CrO含量基本不再增加，已经达到稳定。 409L熔融保护渣中Al2O3等组元随浇铸时间的变化 409L和321熔融保护渣组分的平均变化量 (a)409L (b)321 ★Al2O3、CrO和TiO2含量增