唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣开发
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唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣开发Ken Park 车东日(英图卡斯(天津)新材料有限公司天津) 摘 要:介绍了唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣的开发过程,通过保护渣的合理改善,解决了铸坯表…
唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣开发
Ken Park 车东日
(英图卡斯(天津)新材料有限公司天津)
摘 要:介绍了唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣的开发过程,通过保护渣的合理改善,解决了铸坯表面裂纹,提高铸坯质量。
关键词:中碳钢;高碱度保护渣
1 开发背景:
唐钢FTSC,于2013年投产,连铸机设计厂家为Danieli,薄板连铸生产过程中,中碳钢易出现粘结漏钢和纵向裂纹,因此选用适合的保护渣改善润滑性能和传热尤为关键。
唐钢FTSC薄板连铸机参数
工厂名称 | 设备设计单位 | 机型 | 铸坯断面 | 钢种 | 拉速 |
唐钢一钢轧 | Danieli | 直弧型 | 65-72×1200-1600 | 低碳,中碳,高碳 | 4-6m/min |
2 中碳钢保护渣开发
表1 钢种成分
典型钢种 | C% | Mn% | Si% | Al% |
SS400 | 0.18-0.20 | 0.20-0.30 | 0.05-0.08 | 0.015-0.030 |
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起初我们推荐使用一种常规FTSC薄板保护渣,此保护渣目前适用于印度一家由Danieli设计的FTSC铸机。
表2 1号渣理化指标
粘度(Poise) | 结晶温度 | 碱度 | 熔点/°C | |
1号 | 0.69 | 1172 | 1.13 | 1090 |
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1号渣使用效果上来看,全程无漏钢报警,但拉速超过4m/min后,铸坯表面有细微纵向裂纹。
图1 1号保护渣在4.5m/min 表面裂纹
由此判断唐钢FTSC结晶器冷却强度要高于以往我们接触的FTSC连铸机,因此1号保护渣并不适用与该工况。
通过实验得出,拉速大于4.5m/min时,1号保护渣控制裂纹的程度减弱,结晶器热流高于2200Kw/m2,时控制裂纹能力较差。
通过第一次试验总结,控制裂纹的有效途径是控制结晶器传热,以唐钢FTSC的经验判断,宽面铜板热流不高于2200Kw/M2为理想值。
通过保护渣控制传热,可以采用高碱度,高结晶温度,提高晶体表面粗糙度,增加热阻,降低热流。
碱度 1.1-1.3 时渣膜的状态 碱度 1.5-1.8 时渣膜的状态
图2 此图为不同碱度下保护渣渣膜的状态,从图中可以看出碱度在1.1-1.3范围时,尚可发现渣膜中有液态部分,当碱度达到1.5-1.8时,渣膜状态基本为晶体。
图3 保护渣碱度与结晶温度的关系
2次试验决定增加碱度,设定值初步定在1.27左右,开发2号保护渣如下:
表3 2号渣理化指标
类型 | 粘度(Poise) | 结晶温度 | 碱度 | 熔点/°C |
2号 | 0.35 | 1219 | 1.27 | 1120 |
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2号保护渣使用中性能比较平稳,拉速4.5m/min 时,热流约为2320,经检测发现铸坯表面出现少量裂纹,比第一次有所改善。
这次试验结果说明,增加保护渣碱度,可以减少裂纹的发生几率。
再次提高保护渣碱度,设定在1.7左右。
根据1.7的碱度为目标,开发3号保护渣,具体指标如下:
表4 3号渣理化指标
类型 | 粘度(Poise) | 结晶温度 | 碱度 | 熔点/°C |
3号 | 0.20 | 1295 | 1.74 | 1091 |
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通过保护渣的调整,碱度由2号渣的1.35提高到1.74,结晶温度也提高1275
这次试验过程中热流值下降比较明显,拉速4.5m/min 时,热流值在 2100左,裂纹发生率低,但浇注过程中发现渣条比较多,而且漏钢报警比较频繁。
通过这次试验得出,高碱度高结晶温度保护渣在降低结晶器热流上效果明显,可以有效控制裂纹,但易形成渣条,不利于结晶器内的润滑。
图4 从结晶器中捞出的渣条
3 从以上问题点出发,我们进行了第四次改良:设计思路:
1)降低碱度:从1.74到1.50,适当增加玻璃态渣膜的厚度,提高润滑性能。
2)原料配方:提高预熔料比率,增加预熔原料种类
3)预熔料的使用会提高保护渣在使用过程中的稳定性,提高润滑性能,降低漏钢风险。
4)保护渣配碳:提高超细颗粒炭黑的使用比例,适当增加炭黑可以有效减少渣条的形成。
通过以上设计思路开发保护渣4号,具体指标如下:
表5 4号渣理化指标
类型 | 粘度(Poise) | 结晶温度 | 碱度 | 熔点/°C |
4号 | 0.25 | 1275 | 1.50 | 1110 |
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4号渣碱度略低于3号渣,从1.74降到1.50,结晶温度降低25°C,熔点基本不变。
4号渣的使用过程中性能表现平稳,拉速4.5m/min 时,结晶器热流控制在2200左右,无漏钢报警,渣条非常少。
通过一段时间的统计,裂纹发生率非常低,润滑情况良好,无漏钢报警。
至此,唐钢FTSC薄板连铸机中碳钢保护渣开发,告一段落。
图 5 1-4号渣使用中 铜板宽面热流图
经试验总结,唐钢FTSC宽面铜板的的理想热流值为2100—2200kw/M2. 拉速4.5m/min.
四种保护渣碱度别结晶温度
图6 四种保护渣每炉钢平均捞渣次数
图7 混合型保护渣和预熔型保护渣的渣膜厚度对比
4 结论:FTSC薄板连铸机中碳钢生产过程中,使用高碱度保护渣可以有效的控制热流,降低裂纹发生几率,但碱度过高会影响保护渣润滑性能。
保护渣配方中提高预熔料的比例有利于提高保护渣的使用稳定性,提高润滑性能,减少漏钢风险。
保护渣中使用超细颗粒炭黑有利于减少渣条。
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