低碳碱性中间包覆盖剂的实验研究

东北大学
硕士学位论文
低碳碱性中间包覆盖剂的实验研究
姓名：李涛
申请学位级别：硕士
专业：钢铁冶金
指导教师：李广田
2003.2.1
东北大学硕士学位论文摘要低碳碱性中间包覆盖剂的实验研究
摘要
（随着连铸技术的不断发展和对钢质量要求的不断提高，具有绝热保温、防ＩＥ钢液二次氧化、吸收非金属夹杂物等作用的中间包覆盖剂越来越受到人们的重视。

目前，国内使用的中间包覆盖剂多为酸性，其保温效果较好，但对碱性包衬侵蚀严重，特别是因渣中氧势过高而使得防止钢液二次氧化效果变差。

即使使用碱性覆盖剂的厂家，也由于保温效果不理想，含碳量较高等原因，不能很好地满足连铸生产的要求。

／
本论文正是在针对上述问题及综合国内外大量研究资料的基础上，利用正交设计理论，优选出了一种新型低碳碱性中间包覆盖剂。

Ｉ在试验过程中，着重考察了（Ｃｄ０＋ＭｇＯ）、ＳｉＯ，、一，，０３、Ｃａ只、Ｎａ，Ｃ０，等含量对中间包覆盖剂各项性能指标的影响。

１
本论文通过测定覆盖剂各配方的熔化温度、熔化速度，找出了影响覆盖剂熔化温度的主要因素，分析了不同炭质材料及不同碳含量对覆盖剂熔化速度的影响，并且找出了低碳覆盖剂中控制熔化速度的＾ｋ，ｃｑ的最佳加入量；通过单项加热炉在同～温度、同一厚度下测定了不同保温材料的保温曲线，即温度一时间曲线，根据其平衡时表面温度的高低比较出了各保温材料保温性能的好坏，并分析了影响覆盖剂保温性能的主要因素；通过测定配加４ｆ，ｑ的模拟渣系的熔化温度，得出其与原始渣系熔化温度的差值，从而比较出了覆盖剂各配方吸收爿ｚ：Ｄ３夹杂物能力的高低。

在此基础上，利用正交分析理论得出覆盖剂最佳配方。

本论文论述了颗粒型中间包覆盖剂的生产工艺过程，并且通过颗粒型中间包覆盖剂与粉状覆盖剂在相Ｎ条件下保温性能优劣的对比实验。

Ｉｉ正明了粉状覆盖剂保温效果要优于实心颗粒型覆盖剂，但由于颗粒型覆盖剂具有环保的优点，并能满足连铸的要求，所以仍然很受人们重视。

｛
本论文在最后还具体介绍了作为中间包覆盖剂主要原料的预熔渣的生产过程，反应原理及相关计算。

关键词：中间《≯盖剂，、正交设计，、配方优选
一ＩＩ—
东北大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＴｕｎｄｉｓｈＣｏｖｅｒｔｕｒｅ
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．Ⅳ一
声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。

论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确说明并表示了感谢。

本人签名：
日期：２００３年２月
东北大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
本世纪６０年代以来，连铸已经给钢铁工业带来了一场技术革命呻１。

目前，炼钢企业的全连铸化已成为企业现代化的标志【３】。

可以说至少在１０年内钢铁工业中最有前途、见效最快的发展项目仍然是连铸［４１。

连铸的发展对中间包覆盖剂的要求越来越高。

虽然冶金工作者已经开展了许多有关覆盖剂的研究、开发工作，并取得了一定效果，但离进一步满足不同连铸条件下提高铸坯质量和生产率、降低成本、改善环境等方面的要求还有较大的差距【５ｌ。

因此连铸中间包覆盖剂仍然是国内外冶金界研究的热点。

１．１连铸中间包覆盖剂的发展
中间包覆盖剂保护浇铸自６０年代问世以来，多着重覆盖剂配制的实用性研究，也即是选用各种酸碱性原料和助熔剂配制出性能适合当时浇注条件的各种覆盖剂，虽然连铸坯的质量比敞开浇注有了进一步提高，但远不能满足连铸技术发展的要求ｌ６１。

７０年代是中间包覆盖剂的研究和应用比较活跃的时期。

１９７３年日本的佐藤良吉［７１系统地论述了如何根据不同钢种连铸对覆盖剂的物理性质的要求，合理确定覆盖剂的化学组成；明确提出控制覆盖剂熔化速度的重要作用，覆盖剂在中间包内钢液面上的熔融模型可以通过配入的炭质粒子的粒度和数量来控制。

７０年代后期，Ｒｉｂｏｕｄ等人【８】明确提出，高碱度低粘度及含Ｎａ，０，ＣａＦ２高的保护渣有利于吸收非金属夹杂物。

他们还对覆盖剂性质和其作用间的相互关系提出了许多有实际意义的看法。

８０年代以来，由于高速连铸、高温连铸坯要实现热送或直轧，以及特殊钢连铸等技术的发展，对覆盖剂保护浇注提出了更高的要求。

因此，近十多年来连铸中间包覆盖剂的研究和应用又有了进一步的发展。

浇注低碳铝镇静钢、高合金钢时，必然会遇到如何减少和消除钢液面聚积的非金属夹杂物的问题，如果中间包钢液中的非金属夹杂物不能及时消除，必然影响铸坯的表面及皮下质量。

因此近年来人们对覆盖剂吸收和溶解夹杂物方面作了大量的研究，特别是对铝系夹杂和钛系夹杂的吸收。

由于连铸技术能够给工厂带来极大效益，促使以传统模注为主要浇注方法的特殊钢如不锈钢、轴承钢也逐渐改为连续浇注。

由于特殊钢的浇注性能有其特殊
东北大学硕士学位论文第一章绪论性，给连铸操作带来许多困难。

因此，许多连铸工厂已着手研究提高特殊钢连铸水＿平、提高铸坯质量的方法。

由于覆盖剂在连铸中的重要作用，对于覆盖剂的研制已成为各厂家争相努力的热点。

如日本不锈钢公司、新日铁等在浇注不锈钢时使用了新开发的中间包覆盖剂，为了获得适宜的粘度，改善对非金属夹杂物的溶解能力，添加了强碱性物质一】。

同时，为防止渗碳，新日铁在连铸超低碳不锈钢时用ＢＮ代替保护渣中的碳。

另外，日本钢铁公司对不锈钢、钛轴承钢连铸中间包覆盖剂进行了改进，对消除表面缺陷、提高内部质量效果明显¨…。

目前，中间包覆盖剂有向高碱度发展的趋势【１１１，这不仅有利于净化钢液提高钢水洁净度，而且对防止钢液回硫、回磷、提高包衬寿命都有不可忽视的作用。

如上海宝钢使用的高碱度中间包覆盖剂，吸收Ａｌ，０，量达到２７％左右，吸收夹杂效果非常明剧１２ｌ。

同时，有效地抑制了由于碱度低而造成的回磷现象，使钢水质量进一步提高。

另外，覆盖剂的品种更加系列化，以适应不同钢种、不同连铸工艺参数的浇注，覆盖剂的有关物理性质可以采用各种经验公式进行计算，覆盖剂配方设计已逐步走上规范化的轨道。

１．２中间包覆盖剂的研究和使用现状
１．２．１国内情况
目前，国内中间包覆盖剂使用较多的是炭化稻壳。

炭化稻壳是稻壳经充分炭化处理后得到的产品。

炭化稻壳具有排列整齐、互不相通的蜂窝状组织结构，每～个蜂窝都是由ＳｉＤ为骨架的植物纤维组成【１３】。

因此，炭化稻壳具有容重小（０．０８～０．１４９９／ｅｍ３）、导热性低（热导率Ａ＝Ｏ．０８４～０．１２６ＫＪ／（ｍ．ｈ．ｋ））的特点。

从保温性能来说，炭化稻壳是很好的保温剂，其固定碳含量３９～５０％，也能很好的防止二次氧化。

但是对低碳或超低碳的钢种来说，它有增碳的可能性，且中间包渣易于结壳。

炭化稻壳是目前公认的较好金属液面保温材料，其保温性能好。

炭化稻壳中灰分的主要成分为＆０，，其熔点超过钢水温度，起到了碳骨架的作用，使保温层能保持泡沫状松散状态，无明显塌陷。

天津第二炼钢厂的测定表明【ｔ３１，在中间包内钢液面上加入炭化稻壳保温与用绝热板保温及保护渣保温相比，钢水温降减少１４．７＂Ｃ。

由于中间包内钢水降温少，浇注过程中过热度稳定，不仅使工艺易于控制，连铸坯质量也有提高。

鞍钢第二炼钢厂六流小方坯连铸机组，在钢包液面加５０ｋｇ，中间包液面加
．２．
东北大学硕士学位论文第一章绪论４０－－５０ｋｇ炭化稻壳。

尽管连铸从出钢到浇注结束需要１００ｒａｉｎ时间，但钢水温度却下降不多，根据测试数据可知，从中间包开浇１５ｍｉｎ到中间包停浇之前，钢水温降仅下降１０℃。

浇注结束后钢水包几乎不剩凝结残钢，正常情况下，中间包内残钢仅为１００～２００ｋｇ，少则几十千克，基本上“浇净拉光”。

这是采用其它保护措施所做不到的ＩＪ“。

炭化稻壳作为优质的保温材料带来了良好的应用效果和显著的综合经济效益。

由于冶金企业对炭化稻壳的大量需求，促使稻壳原料涨价，需求也曰趋紧张。

炭化稻壳体积质量小，长途运输很不经济，且供货和质量都不能得到保证。

我国
表１１炭化麦杆麦壳的化学组成（％）
１、ａｂｌｅ１．１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｗｈｅａｔ－ｓｔｒａｗａｎｄｈｕｓｋ（％）
土地辽阔，华北、西北、东北以及中南某些地区麦杆麦壳资源极为丰富，价格也比稻壳低廉，所以开发了炭化麦杆麦壳代替炭化稻壳作为金属液面的覆盖剂，从扩大炭化原料的来源，降低覆盖剂费用，满足某些冶金企业的需求来看，将具有重要的现实意义【ｌ”。

炭化麦杆麦壳的化学组成如表１．１所示。

麦杆麦壳炭化后也同样保持蜂窝状的组织结构，并且有一定的碳含量，其主要成分为研０２；另外，炭化物的塌陷度与炭化稻壳也基本相同。

在酒钢的工业试验Ｉｌ５】中，连铸过程中使用炭化麦杆麦壳作覆盖剂时，中间包钢水的温度波动，无论低点温度还是高点温度都比用炭化稻壳作覆盖剂时为高，平均温度提高６。

Ｃ。

因而可以判断，用炭化麦杆麦壳取代炭化稻壳作为金属液面覆盖剂是可行的。

随着炼钢技术的不断发展，对钢的清洁度要求不断提高【垌，只能起到保温作用的中间包覆盖剂已不能满足炼钢生产的需要。

正是在这种情况下，碱性中间包覆盖剂应运而生。

目前，国内正加紧此方面的研究，并已取得了一定的成果。

如某钢厂试验用碱性中问包覆盖剂（其理化性能指标如表１．２、１．３所示），经工业试验¨７Ｊ表明，其温降速度小，保温性能好，同时可防止钢水二次氧化，并具有较强的吸收非金属夹杂物的能力。

而且与酸性覆盖剂相比，可以大大降低对中间包内衬的侵蚀。

因此，其具有广阔的开发和应用前景。

国内一些厂家中间包覆盖剂主要成分如表１．４所示１１８ｌ。

．１．
东北大学硕士学位论文
第一章绪论
表１．２某钢厂试验用中间包覆盖剂化学成分！！！坦！：！
！坚！！！璺！！型！！！望！墅！！！！！！！型鲤！！！！！！！虫！！！生垒壁！垡成分（％）
ＣａＯＳｉＤ２Ａ１２０３ＭｇＯＦｅＯＦｃ固碱性覆盖荆
２２．４５２７．７６２．０４１５．７５Ｏ．６３４．１２２．１４表１．３某钢厂试验用中间包覆盖剂物理性能！！！堡！：ｊ！生Ｐ丝！ｉ！型Ｐ！业！垡！塑！！！竺！堡！堡！！鲤！！塾！型！堑！！型物龇能
篙豁。

袒．ｃｍ，觚（ｃｍ醐２）膨糌数碱性覆盖剂
１３ｌＯ０．５０．８０５３０２．５表１．４国内部分厂家中间包覆盖剂主要成分Ｔａｂｌｅ１．４
Ｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｕｎｄｉｓｈｃｏｖｅｒｔ＇ｔｉｒｅｏｆｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｉｅｓｉｎｃｏｕｎｔｒｙ成分（％）熔点』名
～堡丝２翌垡生１２垡！！Ｉ蝗！ｊ生！！！宝钢
１～３Ｉ～３８７～９２＜１．０一＜Ｉ．０＞１５００武钢
４．８３６．５３５，５２．８—２．２１２３０太钢３．９５４０．５
４００．７—４．０１４２０攀钢１８～２０２８
３０～３２—１２～１６—１３００舞钢１５３０
１５＜８１５—１３００天津钢管一１２．１３．５５１．８７９．３一一
１．２．２国外情况
国外对中间包覆盖剂的研究起步较早，目前，基本上均采用碱性覆盖剂，使用效果比国内要好，而且覆盖剂的碱度有进一步提高的趋势。

如日本某钢厂连铸用低碳铝镇静钢中间包覆盖剂的碱度高达６～２２（碱度＝ＣａＯ／Ｓｉ０２）。

其不论是吸收夹杂还是降低钢中【Ｏ】、［Ｎ】的能力都是比较突出的Ｉｌ９１。

另外，国外不仅从覆盖剂的性能入手，而且还充分考虑到覆盖剂的成本，所用原料一般为价格较低的工业废料，使得性价比不断提高。

如捷克使用的中间包覆盖剂均采用各工艺过程的废料制成１２０１，例如电厂灰、生产石墨时的灰尘及电弧炉烟尘等，同时加入各种添加剂，如ＦｅＳｉ、萤石、烧碱、石灰、水泥和石灰石等，以便增加其流动性、提高碱度或限制氧化铁含量。

国外一些厂家中间包覆盖剂主要成分如表１．５所示ｌｌＳｌ。

日本最近研究出了一种．４．
东北大学硕士学位论文第一章绪论新型覆盖剂，其组成为：１０％～４０％的消石灰或钙渣，３０％～６０％的粘结剂，１０％～５０％的ＭｇＯａ各组成粒度均小于１ｍｍ。

这种覆盖剂保温性能优良，吸收夹杂效果明显，并已取得臼本专利权１２”。

表１．５国外部分厂家中间包覆盖剂主要成分
Ｔａｂｌｅ１．５Ｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｕｎｄｉｓｈｃｏｖｅｒｔｕｒｅｏｆｓｏｍｅｆａｃｔｏｒｉｅｓａｂｒｏａｄ
厂名成分，％熔点
——竺鱼Ｑ墅望ｚ墨生堡垒堡竺！：璺墨里加拿大Ｄｏｆａｓｃｏ公司８４０５２４１８一一Ｃａｓｔｃｏｎ公司２～３５５～５８３～５４～６５～１０２～３一Ｈｅｌｓｉｎｋｉ学院５４８１０２５１０一一
荷兰Ｈｏｏｇｏｖｅｎｓ公司一５２．８６．９２９．１１—
１５５０
墨西哥ＩＭＥＸＳＡ公司一５３．８１０．０２２．３１．６一一日本川崎钢铁公司一６２．５５．７２０．７一一１３００
１．３目前研究中存在的问题
目前，国内大部分钢厂使用的中间包覆盖剂为酸性，其保温性能较好，但对碱性包衬侵蚀严重，特别是因渣中氧势过高而使得防止二次氧化效果变差。

同时由于渣中爿，：０３含量高，熔渣粘度增大，使吸收爿，，ｑ等非金属夹杂物能力变弱，这不仅导致钢质量严重恶化，而且也降低了中间包的使用寿命。

如最常用的酸性覆盖剂一炭化稻壳在使用过程中将产生下列阅题［２２１：
（１）其铺展性较差，保温效果不是很稳定。

（２）易产生回硫现象，降低脱硫钢质量。

同时由于炭化稻壳覆盖剂的氧势较高及吸收夹杂物能力较弱，使钢的洁净度变差，因而不能满足生产超洁净钢的要求。

（３）对环境的污染较大，既制约着钢锭质量的提高和炼钢成本的降低，又恶化了工人的操作环境。

而碱性中间包覆盖剂由于ＭｇＯ、ＣａＯ等碱性物质含量较高，而使得其能与渣中的４，：Ｄ３反应生成液态铝酸钙，在钢液中聚集上浮并被排除，而且ＣａＯ具有很好的脱硫能力，可使钢中硫含量进一步降低【”１。

另外，碱性中间包覆盖剂还可以显著降低钢中氧含量。

而现阶段使用的碱性中间包覆盖剂，虽然具有较好的吸收夹杂物的能力，但保温效果往往不够理想。

同时，由于其碳含量较高，在低碳钢生产过程中易使钢
一５．
东北大学硕士学位论文第一章绪论水增碳。

因此，不能很好的满足连铸生产的要求。

１．４本课题的目的和意义
随着连铸技术的不断发展，单纯的炭化稻壳和一般的碱性覆盖剂已不能满足连铸生产的要求，需要研制出一种新型的覆盖剂，使其具有以下功能【２４Ｊ：（１）覆盖剂的使用不会对钢水增碳；能适应高、中、低碳钢水的生产要求。

（２）覆盖剂应为碱性材料，其碱度应达到一定值，从而避免钢水的回磷和回硫。

同时具有良好吸附夹杂物的能力。

（３）覆盖剂应具有良好的保温性能。

从材料内部的传热过程来看，要使覆盖剂具有良好的保温性能，就必须使材料中含有大量的气孔以阻隔传导通路。

为此，覆盖剂应具有较低的容重。

（４）覆盖剂应具有合适的熔化温度及熔化速度，以保证加入后能形成合理的渣层结构（即熔融层、烧结层、粉状层），使其具有良好的保温性能和较强的吸附夹杂物能力。

本论文正是基于上述要求，以预熔渣、萤石等为原料，通过合理的实验方案和正确的实验方法，优化配置出了一种低碳、碱性的新型中间包覆盖剂，其不仅具有很强的吸收非金属夹杂物能力，而且能有效的防止钢液增碳、回硫、回磷。

一６．
东北大学硕士学位论文第二章中间包覆盖剂相关理论第二章中间包覆盖剂相关理论
２．１中间包覆盖剂的作用
中间包作为连续铸钢钢包与结晶器间的过渡性容器，起到贮存钢液、分配钢流、稳定浇注速度和减少在结晶器内冲击动量的作用【２５】。

随着对钢质量要求的日益提高，人们开发了许多精炼技术净化钢液，但是较纯净的钢液进入中间包后有可能被重新污染，仍然影响到钢的质量。

因此，不能把中间包单纯地看作过渡性容器，可以将在钢包中进行的精炼措施移植到中间包内，使其成为一个连续的冶金反应器，进一步净化钢液，即所谓的中间包冶金。

其功能如下【２６】：
（１）冶金净化功能。

即防止钢液二次氧化：保温；改善钢液流动状态；延长钢液在中间包内停留时间，促进夹杂物的上浮等。

（２）精炼功能。

采用附加的冶金工艺，完成钢液成分微调，改善夹杂物形态，对钢液温度进行精确控制等。

而中间包覆盖剂对这些功能的实现具有不可忽视的作用。

其作用主要表现在以下几个方面【６１。

２．１．１绝热保温及防止钢液面结壳
中间包覆盖剂有显著的绝热保温作用。

如果中间包钢液面上不加覆盖剂，热损失是很大的，甚至会造成钢水温度过低，液面结壳，水口冻结等事故。

而且，由于裸露钢液温度高，造成工人操作环境恶劣。

从下面的计算可以看出中间包覆盖剂的保温作用。

中间包上表面散失的热量大致有两部分组成：辐射损失的热量Ｑｌ（Ｗ）和对流损失的热量Ｑ２（Ｗ）。

Ｑｌ和Ｑ２可由下列公式计算：
下
ａ。

５・６７’毛‘岛（蒜）４・，’矿‘２・１’式中ｓ。

一中间包上表面黑度；
占，一空气黑度；
ｒ一中间包上表面温度，Ｋ：
Ｆ一中间包上表面面积，ｍ２；
西一角度修正系数，可查表求出。

．７．
东北大学硕士学位论丈第二章中间包覆盖剂相关理论
Ｑ２＝口。

，Ｆ‘Ａｔ（２．２）因Ⅳ。

＝兰￡Ｎ。

＝ｃ（ｃ，只）”
／Ｌ
故％：ｃ（ｃ，ｅ）一季ｃ，：盟２鲨
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Ｑ２：ｃ（、ｇｆｌｌ，ａＡｔ．只）ｎ｛．Ｆ．Ａｔ（２．３）
ｐ』
式中Ⅳ．．一努赛特数；
Ｃ．一葛拉小夫数；
Ｐ，一普特朗准数，可由定性温度查表得到；
口。

一对流放热系数，Ｗ／（ｍ２．ｏｃ）；
，～定性尺寸，取中间包上表面长短边长的平均值，ｒｔｌ；
ｇ一重力加速度，取９．ｇｌｍ／ｓ２：
△ｆ一中间包上表面与空气问的温差，℃；
Ｆ一中间包上表面面积，ｉｎ２；
旯一空气的导热系数，由定性温度查表得到，Ｗ／（ｍ２．ｏＣ）；
ｃ一系数，由Ｃ，，只之值查表得到：
”一指数，由Ｃ，，Ｐ之值查表得到；
∥一体积膨胀系数，由定性温度查表得到，ｌ，℃；
ｖ一运动粘度，由定性温度查表得到，ｉｎ２／ｓ。

定性温度取中间包表面温度与空气温度的平均值。

由式（２．１）和（２．３）可以看出，当中间包上表面加覆盖剂时，同不加覆盖剂相比，由于上表面温度ｒ要低得多，上表面同空气的温差△ｆ也小得多，定性温度值也低，所以辐射热损失Ｑｌ和对流热损失Ｑ：比不加覆盖剂时都小。

将实测数据和查表得到的有关参数代入上述传热公式，可以粗略的算出中间包上表面加与不加覆盖剂的散热量，从而进一步算出一定时间、一定重量钢液的温降。

通过计算可知，一般中问包加覆盖剂与不加覆盖剂相比，每炉可减少钢液温降１２～１５＂０。

中间包内钢液降温少，浇注过程中过热度稳定，不仅使工艺易于控制，而且有利于铸坯质量的提高。

２．１．２隔绝空气及防止钢液二次氧化
铸坯中夹杂物来源分析表明，当不采用保护浇注时，由空气二次氧化生成的夹杂物约占３５％左右，由中间包内衬和炉渣卷入造成的约占５５％左右。

因此对钢
．８－
东北大学硕士学位论丈第二章中间包覆盖剂相关理论液采取防止二次氧化的措施是非常重要的。

在中间包钢液面上加入覆盖剂后形成的透气性低的液渣层，把钢液同空气隔绝开来，防止了钢液的二二次氧化。

图２．１示出了加与不加覆盖剂时中间包内ＦｅＯ和ＭｎＯ含量的变化。

由图２．１可知，中间包覆盖剂将暴露于空气中的钢液全部覆盖后，中间包内ＦｅＯ和ＭｎＯ含量降到了可以忽略的程度。

００．５１１．５
浇注时间Ｃａｓｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｈ
００．５１１．５２
浇注时间Ｃａｓｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｈ
图２．】
覆盖剂加入前后中间包中ＦｅＯ及ＭｎＯ含量的变化Ｆｉｇ．２．１ＶａｒｉｍｉｏｎｏｆｃｏｎｔｅｎｔｏｆＦｅＯ
ａｎｄＭｎＯｉｎｔｕｎｄｉｓｈｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｃｏｖｅｌ＇ｔｔｌｒｅ２．１．３吸收钢液面上的非金属夹杂物
连铸时，钢水通过中间包在包内停留时间一般在５ｍｉｎ以上，覆盖剂在钢液面上形成的适当厚度的熔融层，将能吸收钢液面上的非金属夹杂物、耐火材料颗粒
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口，
东北大学硕士学位论文第二章中间包覆盖剂相关理论等浮游物，如爿，：０３，所０２等，这对减少钢中夹杂物的含量，为结晶器提供洁净的钢水有非常重要的作用。

保护浇注可以使钢中氧化物夹杂的绝对含量下降５０％～６０％左右，尤其是彳，２Ｄ３，去除最为明显。

图２．２示出当钢中酸溶铝含量较高时（大于Ｏ．３％），进入中间包内的爿，，Ｑ量可高达３０％以上。

熔渣粘度低和渣中原始ＡＩ，０，含量低都有利于提高熔渣吸收氧化物的能力。

另外，覆盖剂原材料的性能也影响熔渣吸收彳，＇ｑ的能力。

以硅灰石为基体的渣系对爿，：。

３有较大的溶解能力，它可以通过４，３＋和＆４＋的置换形成（ＡＩＯ。

）’的四面体较快地溶于其中。

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浇注时间Ｃａｓｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｈ
图２．２含铝量较高（含铝Ｏ．４％）的钢液中间包渣的化学成分Ｆｉｇ．２２ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｕｎｄｉｓｈｓｌａｇｗｈｅｎｃｏｎｔｅｎｔｏｒＡｌｉｓｈｉｇｌｌｉｎｈｏｔｍｅｔａｌ２．２中间包覆盖剂的种类
目前，随着人们对中间包覆盖剂作用的不断重视和积极开发，其种类也越来越多，一般都以ＳｉＯ，一ＣａＯ—Ａｌ，０，三元系为基础。

现使用的中间包覆盖剂主要有四种类型Ｉｌ划：
（１）酸性：典型的为炭化稻壳，其绝热性能好，成本低，但不利于吸附夹杂物，在钢渣界面有化学反应４／３ＡＩ＋（Ｓｉ０２）＝【Ｓｉ］＋２／３（Ａ１２０３）发生，氧化钢中酸溶铝，对铝镇静钢不适合。

同时，由于目前中间包耐火材料普遍采用碱性，所以此种中间包覆盖剂对中间包的侵蚀较大，增加了耐材消耗量。

（２）中性：典型的为４ｆ＇０，一所Ｄ＇系，其有一定的热性能，成本较低。

（３）碱性：主要以ＭｇＯ或ＣａＯ为基料制成的覆盖剂，其对钢液中非金属夹
一】Ｏ．
杂物，如Ａ１２０，，ＳｉＯ：等都有吸附作用间包内衬的侵蚀较小。

（４）双层渣：底层一般为碱性渣般为炭化稻壳，用以保温。

从而提高钢液的洁净度。

并且它对碱性中使用时形成液渣层以吸附夹杂物，顶层
目前，随着中间包冶金技术的发展，对中间包覆盖剂的要求也越来越高，而由于碱性和双层渣覆盖剂具有良好的使用性能，因此已越来越受到人们的重视。

２．３中间包覆盖剂的主要性能指标
连铸过程对覆盖剂的物理及化学性质有着一定的要求，覆盖剂的保温性能（详见覆盖剂的作用一节）、熔化温度、粘度及表面张力的大小取决于渣中的化学成分。

对硅酸盐系的覆盖剂来说，一般是根据ＳｉＯ，一Ａｌ，０３一ＣａＯ三元系相图来确定ＣａＯ／ＳｉＯ，和Ａｌ，０，的含量，在此基础上配入不同的助熔剂。

覆盖剂的化学成分中，ＣａＯ／ＳｉＯ，的比值可以在预先确定后，采用不同的酸性和碱性材料配制，ＣａＦ２、Ｎａ，０和其它助熔剂按需要配入，而Ａｌ，０，的含量则视所采用的原材料而定。

值得注意的是选用的原料化学成分比较复杂，有时波动的幅度较大。

用不同原料组成的覆盖剂，除了ＣａＯ、ＳｉＯ，和４，，０，外还带入了其它一些氧化物。

这样，所配制的覆盖剂其熔化温度、粘度等性能与相图上事先设计的大小会出现偏差。

因此在覆盖剂的研制和使用过程中都要对熔化温度、粘度及吸收和溶解非金属夹杂物能力等基本性质进行测定，此外，由于使用的原料组成和物性不同，覆盖剂在熔化过程中表现出来的性质也有所差别，这对一个覆盖剂的使用效果也是很重要的。

因此，除了上述的几个基本性质外，还要对覆盖剂的熔融速度、熔化均匀性、熔融模型以及导热性能进行检验，这样才能确保覆盖剂的正常使用。

２．３．１熔化均匀性
覆盖剂加入中间包内后，不仅要易于熔化，而且还要求其能均匀熔化，沿钢液表面很好地铺展。

所谓均匀熔化，就是覆盖剂在熔化过程中分熔倾向小，不致产生固态物。

为使覆盖剂均匀熔化，首先覆盖剂的基料化学成分要选择得当，最好选择接近熔渣矿相共晶线的成分；其次渣料的粒度要小，并且要均匀混合【２７１。

此外渣中含有适量的ＭｇＯ，可改善渣的熔化均匀性。