无氟环保型连铸结晶器保护渣研究.ppt

无氟环保型连铸结晶器保护渣研究 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 一、保护渣在连铸中的作用 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。 保护渣的评价，根据其使用性和使用效果： 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。 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-Al2O3的硅酸盐为基础，并添加熔剂和炭质材料等多种组元。 保护渣的成分： 连铸结晶器保护渣的碱度R =CaO/SiO2，一般为0. 5～1. 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 - SiO2 - Al2O3 , 特点：均含有不同程度的氟。 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(3CaO·2SiO2·CaF2)可控制结晶器传热。 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。 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。 四、开发无氟环保型保护渣解决的关键问题 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。 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。 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。 5.2 含钛无氟连铸保护渣熔化及流变特性 2）无氟保护渣凝固温度变化规律研究 5.3 含钛无氟连铸保护渣的结晶性能 2）结晶比率 5.4 保护渣冷却矿相结构 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。 5.5 含钛无氟连铸保护渣膜的传热控制 5.6 研究成果应用 感 谢 国家自然科学基金和上海宝山钢铁集团公司联合资助（项目编号 从传热控制存在以下几种观点: ①结晶渣膜内产生“孔”，降低热流；②结晶体降低玻璃体透明度，减少辐射传热；③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。 1）渣膜表面粗糙度的变化规律 铸