唐鋼FTSC薄板連鑄中碳鋼保護(hù)渣開發(fā)

Ken Park  車東日

（英圖卡斯（天津）新材料有限公司天津）

摘  要：介紹了唐鋼FTSC薄板連鑄中碳鋼保護(hù)渣的開發(fā)過程，通過保護(hù)渣的合理改善，解決了鑄坯表面裂紋，提高鑄坯質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：中碳鋼；高堿度保護(hù)渣

1 開發(fā)背景：

唐鋼FTSC，于2013年投產(chǎn)，連鑄機(jī)設(shè)計廠家為Danieli，薄板連鑄生產(chǎn)過程中,中碳鋼易出現(xiàn)粘結(jié)漏鋼和縱向裂紋，因此選用適合的保護(hù)渣改善潤滑性能和傳熱尤為關(guān)鍵。

唐鋼FTSC薄板連鑄機(jī)參數(shù)

2 中碳鋼保護(hù)渣開發(fā)

表1  鋼種成分

起初我們推薦使用一種常規(guī)FTSC薄板保護(hù)渣，此保護(hù)渣目前適用于印度一家由Danieli設(shè)計的FTSC鑄機(jī)。

表2  1號渣理化指標(biāo)

1號渣使用效果上來看，全程無漏鋼報警，但拉速超過4m/min后，鑄坯表面有細(xì)微縱向裂紋。

圖1 1號保護(hù)渣在4.5m/min 表面裂紋

由此判斷唐鋼FTSC結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度要高于以往我們接觸的FTSC連鑄機(jī)，因此1號保護(hù)渣并不適用與該工況。

通過實(shí)驗(yàn)得出，拉速大于4.5m/min時，1號保護(hù)渣控制裂紋的程度減弱，結(jié)晶器熱流高于2200Kw/m2,時控制裂紋能力較差。

通過第一次試驗(yàn)總結(jié)，控制裂紋的有效途徑是控制結(jié)晶器傳熱，以唐鋼FTSC的經(jīng)驗(yàn)判斷，寬面銅板熱流不高于2200Kw/M2為理想值。

通過保護(hù)渣控制傳熱，可以采用高堿度，高結(jié)晶溫度，提高晶體表面粗糙度，增加熱阻，降低熱流。

堿度 1.1-1.3 時渣膜的狀態(tài)               堿度 1.5-1.8 時渣膜的狀態(tài)

圖2  此圖為不同堿度下保護(hù)渣渣膜的狀態(tài)，從圖中可以看出堿度在1.1-1.3范圍時，尚可發(fā)現(xiàn)渣膜中有液態(tài)部分，當(dāng)堿度達(dá)到1.5-1.8時，渣膜狀態(tài)基本為晶體。

圖3    保護(hù)渣堿度與結(jié)晶溫度的關(guān)系

2次試驗(yàn)決定增加堿度，設(shè)定值初步定在1.27左右，開發(fā)2號保護(hù)渣如下：

表3  2號渣理化指標(biāo)

2號保護(hù)渣使用中性能比較平穩(wěn)，拉速4.5m/min 時，熱流約為2320，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)鑄坯表面出現(xiàn)少量裂紋，比第一次有所改善。

這次試驗(yàn)結(jié)果說明，增加保護(hù)渣堿度，可以減少裂紋的發(fā)生幾率。

再次提高保護(hù)渣堿度，設(shè)定在1.7左右。

根據(jù)1.7的堿度為目標(biāo)，開發(fā)3號保護(hù)渣，具體指標(biāo)如下：

表4  3號渣理化指標(biāo)

通過保護(hù)渣的調(diào)整，堿度由2號渣的1.35提高到1.74，結(jié)晶溫度也提高1275

這次試驗(yàn)過程中熱流值下降比較明顯，拉速4.5m/min 時，熱流值在 2100左，裂紋發(fā)生率低，但澆注過程中發(fā)現(xiàn)渣條比較多，而且漏鋼報警比較頻繁。

通過這次試驗(yàn)得出，高堿度高結(jié)晶溫度保護(hù)渣在降低結(jié)晶器熱流上效果明顯，可以有效控制裂紋，但易形成渣條，不利于結(jié)晶器內(nèi)的潤滑。

圖4  從結(jié)晶器中撈出的渣條

設(shè)計思路：

1）降低堿度：從1.74到1.50，適當(dāng)增加玻璃態(tài)渣膜的厚度，提高潤滑性能。

2）原料配方：提高預(yù)熔料比率，增加預(yù)熔原料種類

3）預(yù)熔料的使用會提高保護(hù)渣在使用過程中的穩(wěn)定性，提高潤滑性能，降低漏鋼風(fēng)險。

4）保護(hù)渣配碳：提高超細(xì)顆粒炭黑的使用比例，適當(dāng)增加炭黑可以有效減少渣條的形成。  

通過以上設(shè)計思路開發(fā)保護(hù)渣4號，具體指標(biāo)如下：

表5  4號渣理化指標(biāo)

4號渣堿度略低于3號渣，從1.74降到1.50，結(jié)晶溫度降低25°C，熔點(diǎn)基本不變。

4號渣的使用過程中性能表現(xiàn)平穩(wěn)，拉速4.5m/min 時，結(jié)晶器熱流控制在2200左右，無漏鋼報警，渣條非常少。

通過一段時間的統(tǒng)計，裂紋發(fā)生率非常低，潤滑情況良好，無漏鋼報警。

至此，唐鋼FTSC薄板連鑄機(jī)中碳鋼保護(hù)渣開發(fā)，告一段落。

圖 5   1-4號渣使用中 銅板寬面熱流圖

經(jīng)試驗(yàn)總結(jié)，唐鋼FTSC寬面銅板的的理想熱流值為2100—2200kw/M2. 拉速4.5m/min.

四種保護(hù)渣堿度別結(jié)晶溫度

圖6 四種保護(hù)渣每爐鋼平均撈渣次數(shù)

圖7 混合型保護(hù)渣和預(yù)熔型保護(hù)渣的渣膜厚度對比

FTSC薄板連鑄機(jī)中碳鋼生產(chǎn)過程中，使用高堿度保護(hù)渣可以有效的控制熱流，降低裂紋發(fā)生幾率，但堿度過高會影響保護(hù)渣潤滑性能。

保護(hù)渣配方中提高預(yù)熔料的比例有利于提高保護(hù)渣的使用穩(wěn)定性，提高潤滑性能，減少漏鋼風(fēng)險。

保護(hù)渣中使用超細(xì)顆粒炭黑有利于減少渣條。