板坯连铸结晶器无氟保护渣

板坯连铸结晶器保护渣的选择是一项比较困难的任务,这是因为结晶器保护渣在钢的连续铸造过程中有许多重要的功能。CaF2是传统结晶器保护渣中的一个关键成分,因为它可以降低保护渣黏度、熔点温度和转折温度。这些都可以起到改进钢壳润滑的作用。而且,氟化钙在固态渣膜形成枪晶石,可以降低钢壳与结晶器之间的传热。然而在硅质熔体中使用氟,会形成易挥发的、水溶性氟化合物,主要是SiF4。氟还会在连铸机二次冷却水中积累,降低水的pH值。在这样的介质中,工厂和设备组件容易损坏。

另外,从环境和健康的角度来看,结晶器保护渣中使用氟也是不可取的,这主要是由于以下原因:①很容易从保护渣中挥发,产生损害人体健康的气态物质,如氢氟酸;②给存储和固体废物利用造成问题;③导致机械腐蚀。对于机械腐蚀来说,氢氟酸使腐蚀率急剧增加,特别是在结晶器下面,在这个地方有大量的冷却水用来加速工艺进程。

在最近开展的一项研究工作中,用Na2O代替CaF2开发了一种新的无氟小方坯连铸保护渣。

在实验室检测中，通过X射线荧光光谱法测定含氟和无氟保护渣的化学成分不同,从初始成分("含氟渣")可以看到:①F被去除;②加入B2O3;③黏度比率V-ratio保持不变;④Na2O量增加。在熔融特性，无氟渣特征温度比含氟渣低约120℃。在黏度对比时，使用旋转黏度计对样品进行黏度测量,无氟渣在1300℃的黏度值为0.33Pas,与含氟渣规格相似(1300℃,0.34Pas)。在最近的一项关于CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Na2O--TiO2-B2O3渣的观察中,对其结晶行为进行了研究。设计了三种成分组合,通过热丝法SHTT、DTA和XRD方法进行了研究。

◆V-ratio1,7%Al2O3,2%MgO,10%Na2O,5%TiO2,B2O30%

◆V-ratio1,7%Al2O3,2%MgO,10%Na2O,5%TiO2,B2O35%

◆V-ratio1,7%Al2O3,2%MgO,10%Na2O,5%TiO2,B2O310%通过对结晶度的分析结果可知,B2O3可以显著提高结晶的孕育时间,这意味着B2O3可以降低渣的结晶能力。此外,研究还发现对于上述三种成分,随着B2O3含量从0到10%增加,液相线温度降低。后续也进行了相关工业实验。

结论

1)从实验室试验得出结论:对于低碳钢连铸,对比含氟保护渣和新的无氟保护渣时,其重要的技术参数是相似的。

2)从工业试验看:对于低碳钢板坯连铸,观察到浸入式水口的侵蚀显著减少,且含氟渣和无氟渣各项性能如:渣池厚度测量、熔融行为、Al2O3吸收、板坯表面质量和结晶器保护渣消耗等指标基本一致。