中包覆盖剂.pptx

中包覆盖剂中包覆盖剂1 概述概述 中间包覆盖剂的最初功能是保温，防止浇注过程中温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、防止钢液回硫等等回硫等等。中间包覆盖剂的功能：中间包覆盖剂的功能：（1）绝热保温防止散热；）绝热保温防止散热；（2）吸收上浮的夹杂物（如）吸收上浮的夹杂物（如Al2O3、钙铝酸盐）；、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。）隔绝空气，防止空气中的氧进入钢水，杜绝二次氧化。中包覆盖剂中包覆盖剂 目前常用的中间包覆盖剂大都属于绝热型渣，一般可分为目前常用的中间包覆盖剂大都属于绝热型渣，一般可分为单一型单一型和和复合型复合型两类。两类。单一型单一型，通常指炭化稻壳和稻壳灰，其容重小，导热系数，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，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，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。输也不方便，目前已近于淘汰。复合型复合型，是由多种成分组成的机械混合物。加入后会迅速，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，和粉状层一同像孔，和粉状层一同像“棉被棉被”一样盖在钢液面上，大大提高了一样盖在钢液面上，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。上浮夹杂物，所以有着很好的应用前景。1 概述概述中包覆盖剂中包覆盖剂中间包覆盖剂主要有中间包覆盖剂主要有4种类型种类型:（1）酸性）酸性。典型的为炭化稻壳，绝热性能好，成本低，但。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。铝镇静钢不合适。酸性中间包覆盖剂保温性能较好酸性中间包覆盖剂保温性能较好，但对碱性包衬来讲，侵，但对碱性包衬来讲，侵蚀较严重，同时由于渣中蚀较严重，同时由于渣中Al2O3含量高，熔渣粘度增大，使吸含量高，熔渣粘度增大，使吸收收Al2O3等非金属夹杂能力变弱。等非金属夹杂能力变弱。（2）中性）中性。典型的为。典型的为Al2O3-SiO2质材料，有一定的热性能，质材料，有一定的热性能，成本较低。成本较低。（3）碱性）碱性。以以MgO或白云石为基的材料，单独使用易结壳。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。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 概述概述（4）双层渣：）双层渣：底层一般为碱性渣，使用时形成液渣层以吸附夹底层一般为碱性渣，使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，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。使渣的碱度降低，并有可能对钢水增碳。中包覆盖剂中包覆盖剂表表1 国内外一些厂家中间包覆盖剂主要成分国内外一些厂家中间包覆盖剂主要成分1 概述概述中包覆盖剂中包覆盖剂u(1)酸性酸性 R20.5u(2)中性中性 0.5 R23；或高镁质；或高镁质MgO30%。宝钢按碱度对中间包覆盖剂分类：宝钢按碱度对中间包覆盖剂分类：1 概述概述中包覆盖剂中包覆盖剂2 碱性中包覆盖剂碱性中包覆盖剂l 碱性中间包覆盖剂配方的设计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：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。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当厚度的熔融层，）初熔温度较低，以保证能迅速形成适当厚度的熔融层，更好地隔绝空气及吸附夹杂物等。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）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，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。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。）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。）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。）对长水口、中间包内衬侵蚀小。中包覆盖剂中包覆盖剂2 碱性中包覆盖剂碱性中包覆盖剂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，采用根据中包覆盖剂实际使用条件，采用CaO-SiO2-MgO作为基作为基本渣系，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，而且范围，而且SiO2活性最小。从渣的组成扩展为包括活性最小。从渣的组成扩展为包括Al2O3(作为作为第四个组成第四个组成)在内的假四元系统考虑，可判定在内的假四元系统考虑，可判定CaO-SiO2-MgO在在达到该组成之前能吸收的范围较大，如图中达到该组成之前能吸收的范围较大，如图中CaO-SiO2-MgO三三元相图所示。元相图所示。设计的化学组成范围在图指定的区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：域。该区域组成范围大致为：Ca0：1952 SiO2：2047 MgO：l643%。中包覆盖剂中包覆盖剂2 碱性中包覆盖剂碱性中包覆盖剂1.3主要物理性能主要物理性能熔点检测熔点检测：采用：采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制成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。度降低到一半时的温度为熔化温度。熔化速度：熔化速度：采用采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制成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，当炉温升小圆柱，放入炉内后，以一定速度升温，当炉温升至至1350恒温恒温5分钟后，记录试样至全部倒塌所需的时间。碱分钟后，记录试样至全部倒塌所需的时间。碱性覆盖剂熔速在性覆盖剂熔速在2-4min为好。为好。其他物理性能其他物理性能：其他物理性能如：其他物理性能如粘度、容重、铺展性、粒度粘度、容重、铺展性、粒度和水分和水分等，原则上不单独考虑，而是设计主要物性时兼作考等，原则上不单独考虑，而是设计主要物性时兼作考虑即可。虑即可。一般覆盖剂粘度应略大些（与结晶器保护渣相比）；容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；粒度要求要求-100目大于目大于85%，水分要求，水分要求0.5%。中包覆盖剂中包覆盖剂2 碱性中包覆盖剂碱性中包覆盖剂国内钢厂碱性中包覆盖剂的理化性能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上述中包覆盖剂的主要特点是CaO+MgO含量高，吸收钢水含量高，吸收钢水中夹杂物能力强。中夹杂物能力强。中包覆盖剂中包覆盖剂3 低碳碱性中包覆盖剂低碳碱性中包覆盖剂类型CaOMgOSiO2Al2O3CNa2CO3熔点长冶39.474.9335.636.75.41231济二39.427.5430.1211.024.281345实验室研究31.5362023.516200811.5低碳中包覆盖剂低碳中包覆盖剂中包覆盖剂中包覆盖剂4 超低碳碱性中包覆盖剂超低碳碱性中包覆盖剂类型CaOSiO2Al2O3MgOFe2O3CNa2O熔点超低碳 40-458-1030-351-30.5-20.9210-12.51400普通47-5514-2220-25/1.7-4/超低碳中间包覆盖剂（鞍钢三炼钢）超低碳中间包覆盖剂（鞍钢三炼钢）中包覆盖剂中包覆盖剂5 无碳碱性中包覆盖剂无碳碱性中包覆盖剂 硅钢、汽车板钢是高附加值的超低碳、高洁净度的钢硅钢、汽车板钢是高附加值的超低碳、高洁净度的钢,其其C 的质量分数在的质量分数在(2.04.0)10-5 之间之间,因此因此,对中包覆盖剂又对中包覆盖剂又提出一个要求提出一个要求:不能对钢水增碳。不能对钢水增碳。目前目前,炼钢辅助材料的炼钢辅助材料的“无碳无碳”还没有一个标准。在结晶还没有一个标准。在结晶器保护渣的研究中器保护渣的研究中,w(C固固)1.0%就已经没有了上述作用就已经没有了上述作用,但渣中只要存在但渣中只要存在,就会对钢水增碳就会对钢水增碳,只是增碳幅度低。一般由于只是增碳幅度低。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要求无碳保护渣或无碳覆盖剂中的覆盖剂中的w(C固固)0.1%。如果覆盖剂不含碳。如果覆盖剂不含碳,最直接的问最直接的问题就是覆盖剂粉末将快速熔化题就是覆盖剂粉末将快速熔化,保温层急剧减少保温层急剧减少,保温效果恶化。保温效果恶化。所以必须有提高其保温性的方法。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无碳覆盖剂的研制还停留在理论阶段,应用于生产的报道应用于生产的报道少。少。中包覆盖剂中包覆盖剂5 无碳碱性中包覆盖剂无碳碱性中包覆盖剂无碳预熔中空型碱性中间包覆盖剂无碳预熔中空型碱性中间包覆盖剂宝钢宝钢设计化学成分设计化学成分设计物理性能设计物理性能实际分析化学成分实际分析化学成分实际检测物理性能实际检测物理性能自自 2003年初在宝钢年初在宝钢 60 t中间包使用至今中间包使用至今，中，中 间包钢水温度间包钢水温度平均平均 1553，保温，保温性性 良好，未发生结良好，未发生结壳现象壳现象；有一定的；有一定的吸附夹杂能力吸附夹杂能力；对；对包衬侵蚀情况正常；包衬侵蚀情况正常；单耗平均单耗平均 0.45 kg/t。中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂高碱度中间包覆盖剂 高碱度的理论依据高碱度的理论依据3(FeO)+2Al=3Fe+(Al2O3)3(SiO2)+4Al=3Si+(2Al2O3)R增加，增加，FeO的活度系数降低的活度系数降低3(CaO)+2Al+3S=3(CaS)+(Al2O3)增加增加CaO含量，抑制中包内钢水回硫含量，抑制中包内钢水回硫CaO-SiO2-AI2O3-FeO中中FeO的的活度活度(CaO+MnO)-AI2O3-SiO2中中MnO在在1500的活度系数的活度系数覆盖剂的碱度过高也有不利的作用。过高的碱度覆盖剂的碱度过高也有不利的作用。过高的碱度(CaO/SiO2)降降低低FeO的活度系数但却提高了的活度系数但却提高了MnO的活度系数。换句话说，的活度系数。换句话说，高碱度阻止高碱度阻止FeO与钢中的溶解铝的反应，却有利于与钢中的溶解铝的反应，却有利于MnO与钢中与钢中溶解铝的反应。溶解铝的反应。中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂高碱度中间包覆盖剂 中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂高碱度中间包覆盖剂 u 川崎钢铁公司生产高洁净超低碳钢时，使用高碱度覆盖川崎钢铁公司生产高洁净超低碳钢时，使用高碱度覆盖剂（渣中剂（渣中CaO/SiO2=6）情况下钢中氧含量明显低于使用低碱）情况下钢中氧含量明显低于使用低碱度覆盖剂的情况。度覆盖剂的情况。uDOFASCO公司使用高碱度覆盖剂公司使用高碱度覆盖剂(CaOSiO2=6和和8)+挡渣挡渣墙使中间包钢水总氧含量达到墙使中间包钢水总氧含量达到19x10-6。uCaston公司使用高碱度覆盖剂公司使用高碱度覆盖剂(CaO/SiO2=11)使中间包钢水使中间包钢水总氧含量从总氧含量从45x10-6 降至降至30 x10-6国内外研制成功的高碱度中间包成分国内外研制成功的高碱度中间包成分/%CCaOSiO2Al2O3MgOCaF2Dofasco84052418/Caston2-355-583-54-65-102-3Helsinki548102510/IMEXSA/53.81022.31.6/Hoogavens/52.86.929.1/川崎川崎/62.55.720.7/宝钢宝钢鞍三鞍三/59.3510.819.61/中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂高碱度中间包覆盖剂 中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂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）时，渣中Al2O3平均仅增加平均仅增加1.5%，钢中总氧为，钢中总氧为24.410-4%；使用双层渣时（顶层为碳化稻壳，底层为；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）的高碱性渣时，渣中Al2O3平均增加平均增加8.7%，钢中，钢中总氧为总氧为16.410-4%。CaO/SiO2Al2O3MgOF熔点/粘度1400/Pa.s4.0-8.030-50 5.0-10.044且熔点且熔点14001400CaO 40-70%CaO 40-70%SiOSiO2 2 0-20%0-20%AlAl2 2O O3 3 40-60%40-60%中包覆盖剂中包覆盖剂6 高碱度中间包覆盖剂高碱度中间包覆盖剂 中间包渣成分及碱度与浇注炉次的关系中间包渣成分及碱度与浇注炉次的关系b 中间包渣中中间包渣中MnO含量随浇钢炉次的变化含量随浇钢炉次的变化 bacc 中间包渣中中间包渣中S含量随浇钢炉次的变化含量随浇钢炉次的变化 a 中间包渣中间包渣Al2O3含量及碱度随浇钢炉含量及碱度随浇钢炉次的变化次的变化 鞍三鞍三中包覆盖剂中包覆盖剂7 覆盖剂对钢水洁净度的影响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浇注过程中间包覆盖剂中Al2O3的变化的变化 覆盖剂种类与夹杂物去除率覆盖剂种类与夹杂物去除率A炭化稻壳，炭化稻壳，R0；BR0.26；CR0.94；D双层渣，双层渣，R0.94。中包覆盖剂中包覆盖剂7 覆盖剂对钢水洁净度的影响覆盖剂对钢水洁净度的影响对钢水的氧化对钢水的氧化浇注过程中浇注过程中,钢水中钢水中Als由于被氧化而减少。二次氧化的由于被氧化而减少。二次氧化的来源有三个来源有三个:大气、覆盖剂、耐火材料。覆盖剂由于有大气、覆盖剂、耐火材料。覆盖剂由于有MnO、FeO的存在的存在(下图下图)而发生以下反应：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覆盖剂及内衬材料中SiO2的的存在是钢存在是钢水二次氧化的重要水二次氧化的重要因素因素,故将发生以下反应故将发生以下反应:4/3Al+(SiO2)=Si+2/3(Al2O3)中包覆盖剂中包覆盖剂8 稀土氧化物稀土氧化物 稀土在钢铁中的应用经历了很长的发展过程稀土在钢铁中的应用经历了很长的发展过程,它对钢液的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肯定。用稀土处理钢液的确是可以提高钢质量的1种手段。种手段。稀土氧化物对稀土氧化物对 中间包覆盖剂和实验室合成渣粘度的影响的中间包覆盖剂和实验室合成渣粘度的影响的试验表明试验表明，当稀土氧化，当稀土氧化 物含量不大于物含量不大于 10%时，具有降低覆盖时，具有降低覆盖剂高温粘度剂高温粘度 的功能，当稀土氧化物含量接近的功能，当稀土氧化物含量接近 20%时，会显著时，会显著增大覆盖剂粘度增大覆盖剂粘度。