譚杜 彭燦鋒

（陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司 廣東陽春529600）

1 前言

高效連鑄是傳統(tǒng)連鑄發(fā)展的重要方向，是充分發(fā)揮連鑄生產(chǎn)優(yōu)勢的有效手段。我國小方坯連鑄機(jī)較為普遍，但生產(chǎn)能力低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，進(jìn)一步挖掘連鑄機(jī)生產(chǎn)潛力，成為高效連鑄的迫切需求。高效連鑄機(jī)的特征是在高拉速下，穩(wěn)定生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的鑄坯，而作為連鑄工藝控制的關(guān)鍵材料，結(jié)晶器保護(hù)渣就顯得至關(guān)重要。同時拉速的提高，結(jié)晶器銅管與鑄坯坯殼之間的潤滑、傳熱尤為重要。結(jié)晶器液面波動加劇、過鋼量增加，結(jié)晶器保護(hù)渣的消耗量隨之減少，結(jié)晶器銅管與坯殼之間保護(hù)渣膜的穩(wěn)定性和均勻性下降，造成結(jié)晶器銅管傳熱不均、摩擦阻力增加，導(dǎo)致鑄坯坯殼與結(jié)晶器銅管粘連或傳熱不均勻，增加了漏鋼的幾率。而且隨著拉速的提高，鑄坯表面和內(nèi)部的質(zhì)量降低，因而控制連鑄生產(chǎn)過程中的漏鋼和鑄坯表面的質(zhì)量，是實現(xiàn)高拉速連鑄的前提條件。

2 研究實驗

2.1 研究前狀況

（1）由于拉速提高，通過結(jié)晶器內(nèi)的熱量增大，導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)原有的熱平衡被打破，出口處坯殼變薄，結(jié)晶器所受摩擦力增大，造成了漏鋼事故達(dá)到40次／月以上。

（2）由于拉速提高，渣耗量降低，流入結(jié)晶器與坯殼間的液渣形成的渣膜，難于滿足結(jié)晶器的潤滑要求，同時因形成的渣膜不均勻，造成傳熱不良，影響了初生坯殼的均勻生產(chǎn)，使鑄坯的表面質(zhì)量不規(guī)則。

2.2 研究過程

（1）對保護(hù)渣的要求：適宜的消耗量，出口處坯殼變薄，結(jié)晶器所受的摩擦力增大，容易造成鼓肚和漏鋼，針對拉速提升至4.5m／min以上，對現(xiàn)有保護(hù)渣理化指標(biāo)再次優(yōu)化，熔點由1060℃以上調(diào)整至1050℃～1000℃，同時熔速由52s以上降低至40s～25s，消耗量穩(wěn)定在0.25kg／t～0.35kg／t范圍。

在1370℃±10℃恒定溫度時，從投入試樣起到試樣熔為半球狀時所需的時間為熔速，單位用秒表示。分析步驟為：取幾何圓形完整的樣錐，用漿糊粘在瓷托片上涼干，將熔點測定儀爐溫升至1370℃±10℃時恒溫10min，迅速將托片放在剛玉方舟上一并推入至恒溫區(qū)，同時開動秒表觀察樣錐熔化至半球狀時，停下秒表，記錄所用時間代表熔速。

表1 熔點與熔化時間測試數(shù)據(jù)

熔速太慢，保護(hù)渣熔化跟不上消耗，會造成潤滑不良，造成粘結(jié)；而熔速過快，液渣超過消耗又會造成液渣過厚，易產(chǎn)生卷渣和夾雜，不利于鋼坯表面質(zhì)量的。通過現(xiàn)場試驗測試，熔點在1040℃左右，熔速為38s時，為在高拉速條件下保護(hù)渣的最佳熔速。

通過三次鑄機(jī)提速改造，現(xiàn)場實踐摸索出不同拉速條件下，保護(hù)渣最佳消耗量，同時生產(chǎn)穩(wěn)定、鑄坯質(zhì)量受控。

（2）查相關(guān)文獻(xiàn)，當(dāng)w（CaO）／w（SiO2）＝0.85～0.95時，開展對保護(hù)渣堿度調(diào)整試驗：通過低堿度（0.8）與高堿度（0.95）試驗，對比現(xiàn)場生產(chǎn)及鑄坯質(zhì)量情況，通過對堿度的調(diào)整，結(jié)晶器回水溫度差表現(xiàn)較為明顯，根據(jù)現(xiàn)場試驗跟蹤，隨著堿度的不斷調(diào)整，同時結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)事故的影響，保護(hù)渣堿度目前控制在0.9～1.1范圍，這一結(jié)果表明，彎月面區(qū)域的傳熱隨堿度的增加而降低，利于結(jié)晶器內(nèi)坯殼的均勻傳熱，從而進(jìn)一步減少漏鋼幾率，同時鑄坯脫方得到明顯改善。

表2 連鑄機(jī)工藝參數(shù)

（3）保護(hù)渣作用

保護(hù)渣的粘度特性，具有潤滑與傳熱雙重作用。為了獲得低粘度，單純增加F-和Na2O含量不可行。F-含量過高，引起槍晶石和鈣黃長石析出，Na2O含量過高，易析出霞石，對結(jié)晶器的潤滑和傳熱均有不利影響。因此，引入了新的添加劑：Li2O、B2O3、MgO，跟蹤消耗量，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)情況，確定最佳添加劑。

圖3 Li2 O含量對保護(hù)渣粘度的影響

圖4 B2 O3含量對保護(hù)渣粘度的影響

通過三種不同溶劑的加入試驗，加入Li2O后，結(jié)晶器冷卻較為均勻，能有效抑制脫方產(chǎn)生，但成本增加；加入B2O3后，保護(hù)渣溶點降點，消耗量增加，但傳熱速度加快、鑄坯冷卻不均勻，加劇脫方產(chǎn)生；加入MgO后，從現(xiàn)場生產(chǎn)、鑄坯質(zhì)量情況及性價比考慮，最終確定提高M(jìn)gO含量，達(dá)到控制粘點，基本控制在0.15Pa·s～0.20Pa·s。

圖5 MgO含量對保護(hù)渣粘度的影響

（4）超高拉速保護(hù)渣各物料配比

1）物料具體配比：預(yù)熔料（預(yù)熔料成分包括：SiO2為28.0%～33.0%，CaO為21.0%～25.0%，Al2O3為6.0%～9.0%、R2O為3.0%～7.0%、F-為2.5%～6.0%）、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、氟化鈉、碳酸鋰、碳黑，石墨碳；其重量百分比含量分別為49.5%、4%、13%、12.0%、5%、2%、8.0%、6.5%。其特征是所述的保護(hù)渣中，二元堿度（CaO／SiO2）為0.9～1.1，其余為SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、F-、MgO、Fe2O3，其百分比含量SiO2為22.0%～32.0%，CaO為23.0%～33.0%，、Al2O為4.0%～6.0%，Na2O為8.5%～11.0%、F-為5.0%～7.5%，MgO為3.0%～5.0%，F(xiàn)e2O3為0.5%～3%。

2）配碳模式確定：研究表明，材料中加入碳質(zhì)材料可以降低功能保護(hù)材料的致密化速度，從而抑制功能保護(hù)材料的燒結(jié)，在研究中所用的碳質(zhì)材料中，碳黑降低致密化速率的效果優(yōu)于石墨，其中以碳黑效果最好，其次是鱗片石墨，加入8%的碳黑和6.5%鱗片石墨，可以有效控制功能保護(hù)材料的熔化速度，因此功能保護(hù)材料配碳直選用混合配碳模式，具體配比為8%碳黑和6.5%的鱗片石墨。

通過上述研究試驗，設(shè)計出小方坯超高拉速保護(hù)渣，主要指標(biāo)如表3。

表3 超高拉速保護(hù)渣

3 結(jié)論

考察了不同助溶劑對保護(hù)渣粘度系數(shù)的影響規(guī)律；開發(fā)了一種適用高拉速用連鑄保護(hù)渣；該保護(hù)渣具有特點是低F-（5.74%）、低熔點（1040℃左右），低粘度系數(shù)（0.18Pa·s左右），適宜堿度（1.03左右）；實際證明，該保護(hù)渣在實現(xiàn)拉速4.5m／min～6m／min條件下，工藝性良好，鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量良好，滿足生產(chǎn)實際需求。