含钛不锈钢的连铸水口结瘤和保护渣宝钢讲稿-PPT课件
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连铸保护渣基础知识 ppt课件
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保护渣常见的物理指标
结晶温度（Tc） 结晶温度是指熔融保护渣在一定的降温速度下开始析出晶体的温
度。 结晶温度对保护渣润滑铸坯和控制传热有重要影响。 目前对结晶温度的测试及评价主要有差热法DTA、示差扫描量热
法DSC、热丝法和粘度－温度曲线法等。 保护渣结晶性能主要包括结晶温度和在一定冷却条件下的结晶率、
B.保护渣熔化的快慢决定于碳，但碳的氧化需要一个前提条件，哪 就是要有氧的充分供应，所以在工艺上，吹氩量过大，易造成渣 层的透气性增强，保护渣熔化速度偏快；因此吹氩量大是造成保 护渣熔化速度快的一个比较重要的因素；
C.浇钢温度，不同的钢种有不同的浇钢温度，浇钢温度越高，碳氧 化的越快，保护渣的熔化速度越快，所以浇钢温度是造成保护渣 熔化速度快的一个原因；
保护渣的主要作用及功能 连铸保护渣主要理化性能 保护渣常见的物理指标 保护渣在使用过程中的性能体现 板坯保护渣的种类
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2
保护渣基础知识
保护渣的基本组成
化学成份：CaO、SiO2、Na2O＋K2O、F－、C及原材料代入的杂质Al2O3 和Fe2O3（或FeO），以及根据品种特殊需要加入的其它组份如MgO、 BaO、SrO、Li2O、B2O3等。
内，熔点的高低与保护渣的类型有关，没有一个确定标准。 一般上，高拉速用保护渣要采用熔点适当偏低的保护渣，液相线
温度低的钢种要采用熔点适当偏低的保护渣。
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保护渣常见的物理指标
3.粘度（pa.s ） 粘度是保护渣比较重要的一项指标，粘度的国际单位为：pa.s（帕.
秒），而我国常采用的单位为：泊（P），两者的换算关系为： 1pa.s＝10P，目前我公司质保书上通常以pa.s为单位来开据质保书， 而有些国内厂家应用P来开据质保书。德国一些厂家往往采用dpa.s 为单位，1dpa.s=1P。 保护渣产品的粘度正常在0.5～15P之间，而板坯所用的大多在0. 5～3p这个范围，而某些方坯或其它坯形类所用粘度较高。 一般上，高拉速保护渣应采用低粘度的保护渣。 4.粒度（mm） 保护渣的粒度国际单位为mm区间，我国普遍采用目为单位，目前 我公司以＋80目作为一个衡量标准，这个粒度相当于0.2～1mm；
连铸工艺部分讲义 ppt课件
13
第一部分：
二、中间包
连铸耐材
14
第一部分：
二、中间包
连铸耐材
15
第一部分： 连铸耐材
二、中间包
4、中间包的准备 ：
4.1 快换机件、上水口、座砖安装 4．1．1 喷涂：用石墨粉喷涂上水口座圈外圆和快换机构的加紧环内壁。 4．1．2 吻合：下装上水口并使其下表面露出加紧环1~2mm，调整上水口吹氩 进气口，必须使其与快换机构的吹氩喷嘴吻合。 4．1．3 检测压力：检查快换机构里的空气弹簧，其压力在1200~1600N。 4．1．4 清理：清理干净盖板下表面、上水口下表面和中包座圈上表面。 4．1．5 确认垂直：在中间包上方目测上水口是否垂直于水平面，否则重装。 4．1．6 捣打紧密：座砖、上水口座圈、定位板之间的缝隙必须使用已拌匀的 捣打料捣打紧密。 4．1．7 涂抹结合面：上水口与座砖结合面泥浆饱满，泥浆用玻璃水混成。 4．1．8 座砖就位：座砖底面与定位板上表面在安装前必须干净，就位后用木 锤打结实。 4．1．9 测试：安装完毕后用浸入式水口测试快换机构2次，观察快换机构是 否灵活，观察上水口与浸入式水口之间有无缝隙。
25
第一部分： 连铸耐材
二、中间包
8、关于长寿命中间包：
26
第一部分： 连铸耐材
二、浸入式水口
1、作用： 隔绝空气，防止
钢水二次氧化。
2、材质：
大多为镁碳或铝碳 加锆质材料组成， 也有石英材料制成 的。
结晶器卷渣示意图
保护渣层
结晶器卷渣示意图
A，B，C为卷渣处
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第一部分： 连铸耐材
二、浸入式水口
一、连铸耐材
连铸耐材
8
第一部分：
二、中间包
连铸耐材
第一部分：
二、中间包
连铸耐材
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第一部分：
二、中间包
连铸耐材
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第一部分： 连铸耐材
二、中间包
4、中间包的准备 ：
4.1 快换机件、上水口、座砖安装 4．1．1 喷涂：用石墨粉喷涂上水口座圈外圆和快换机构的加紧环内壁。 4．1．2 吻合：下装上水口并使其下表面露出加紧环1~2mm，调整上水口吹氩 进气口，必须使其与快换机构的吹氩喷嘴吻合。 4．1．3 检测压力：检查快换机构里的空气弹簧，其压力在1200~1600N。 4．1．4 清理：清理干净盖板下表面、上水口下表面和中包座圈上表面。 4．1．5 确认垂直：在中间包上方目测上水口是否垂直于水平面，否则重装。 4．1．6 捣打紧密：座砖、上水口座圈、定位板之间的缝隙必须使用已拌匀的 捣打料捣打紧密。 4．1．7 涂抹结合面：上水口与座砖结合面泥浆饱满，泥浆用玻璃水混成。 4．1．8 座砖就位：座砖底面与定位板上表面在安装前必须干净，就位后用木 锤打结实。 4．1．9 测试：安装完毕后用浸入式水口测试快换机构2次，观察快换机构是 否灵活，观察上水口与浸入式水口之间有无缝隙。
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第一部分： 连铸耐材
二、中间包
8、关于长寿命中间包：
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第一部分： 连铸耐材
二、浸入式水口
1、作用： 隔绝空气，防止
钢水二次氧化。
2、材质：
大多为镁碳或铝碳 加锆质材料组成， 也有石英材料制成 的。
结晶器卷渣示意图
保护渣层
结晶器卷渣示意图
A，B，C为卷渣处
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第一部分： 连铸耐材
二、浸入式水口
一、连铸耐材
连铸耐材
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第一部分：
二、中间包
连铸耐材
连铸保护渣基础 ppt课件
保护渣的粘度如果过低， 会导致渣膜增厚且不均与， 铸坯容易产生裂纹；粘度
高温粘度计
保护渣的基本物理化学特性
• 熔化温度 • 保护渣是由各种氧化物和氟化物组成，
没有固定的熔点，一般用半球点温度定 义保护渣的熔化温度。大多数结晶器保 护渣的熔化温度在1000～1200℃。 • 为了保证保护渣消耗量和吸收夹杂物， 一般情况下熔渣层厚度控制在10mm左 右。
• 主要防止结晶器内钢液面结壳和弯月面处温度过低， 造成铸坯表面和皮下夹杂。
• 应根据钢种的需要，选择保护渣的保温性能，如浇注 高铝钢、1Crl8NiTi等钢种时，要选择保温性能好的渣 系，特别要注意弯月面处的保温，否则，将造成铸坯 表面和皮下大量夹杂。
保护渣的功能与作用
2、防止钢液的二次氧化
• 保护渣在结晶器内防止钢液二次氧化的作用，主要靠保护 渣液渣层来实现。
solid slag film
crystalized slag film
2、是提高铸 坯的表面和 皮下质量
mold powder melting zone mushy slag molten slag
shell
保护渣的功能与作用
• 1、绝热保温
• 保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是 靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层 厚度、容重及含碳量）。
• 5、改善结晶器传热
保护渣的功能与作用
• 5、改善结晶器传热
保护渣的基本物理化学特性
• 主要指标：
• 碱度 • 粘度 • 熔化温度 • 熔化速度 • 析晶温度 • 粒度 • 水分
保护渣的基本物理化学特性
• 碱度 （Basicity）
• 保护渣中碱性氧化物 和酸性氧化物质量比 称为保护渣的碱度。
高温粘度计
保护渣的基本物理化学特性
• 熔化温度 • 保护渣是由各种氧化物和氟化物组成，
没有固定的熔点，一般用半球点温度定 义保护渣的熔化温度。大多数结晶器保 护渣的熔化温度在1000～1200℃。 • 为了保证保护渣消耗量和吸收夹杂物， 一般情况下熔渣层厚度控制在10mm左 右。
• 主要防止结晶器内钢液面结壳和弯月面处温度过低， 造成铸坯表面和皮下夹杂。
• 应根据钢种的需要，选择保护渣的保温性能，如浇注 高铝钢、1Crl8NiTi等钢种时，要选择保温性能好的渣 系，特别要注意弯月面处的保温，否则，将造成铸坯 表面和皮下大量夹杂。
保护渣的功能与作用
2、防止钢液的二次氧化
• 保护渣在结晶器内防止钢液二次氧化的作用，主要靠保护 渣液渣层来实现。
solid slag film
crystalized slag film
2、是提高铸 坯的表面和 皮下质量
mold powder melting zone mushy slag molten slag
shell
保护渣的功能与作用
• 1、绝热保温
• 保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是 靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层 厚度、容重及含碳量）。
• 5、改善结晶器传热
保护渣的功能与作用
• 5、改善结晶器传热
保护渣的基本物理化学特性
• 主要指标：
• 碱度 • 粘度 • 熔化温度 • 熔化速度 • 析晶温度 • 粒度 • 水分
保护渣的基本物理化学特性
• 碱度 （Basicity）
• 保护渣中碱性氧化物 和酸性氧化物质量比 称为保护渣的碱度。
含钛不锈钢的连铸水口结瘤和保护渣宝钢讲
个行业的技术进步和产业升级。
汇报范围
含钛不锈钢的连铸水口结瘤现象 分析
介绍含钛不锈钢在连铸过程中出现的水口 结瘤现象，分析其产生的原因和影响因素 。
保护渣的作用及优化措施
阐述保护渣在连铸过程中的作用，提出针 对含钛不锈钢连铸水口结瘤问题的保护渣 优化措施。
实验结果及讨论
结论与展望
展示通过实验手段对含钛不锈钢连铸水口 结瘤和保护渣进行研究的结果，并对实验 结果进行讨论和分析。
含钛不锈钢应用领域
化工领域
含钛不锈钢在化工领域广泛应用于制 造各种耐腐蚀设备和管道，如反应器、 换热器、储罐等。
石油天然气工业
海洋工程
由于含钛不锈钢具有优异的耐海水腐 蚀性能，因此在海洋工程领域得到广 泛应用，如制造海洋平台、船舶、海 水淡化设备等。
含钛不锈钢在石油天然气工业中用于 制造油井管、输油管道、阀门、泵等 关键部件。
预防措施
为减少水口结瘤的发生，宝钢采取了一系列预防措施，如 优化钢水成分、控制浇铸温度和拉坯速度、改进水口结构 和材质等。
治理措施
针对已经发生的水口结瘤问题，宝钢采取了有效的治理措 施，如使用高压水枪或机械方法进行清理、改进水口设计 和制造工艺等。
宝钢在优化保护渣选择上的探索
保护渣作用及要求
保护渣在连铸过程中具有润滑、保温、防止钢水二次氧化等作用。对于含钛不锈钢连铸来 说，保护渣的选择尤为重要，需要满足高温稳定性、低粘度、良好的吸附和溶解夹杂物能 力等要求。
锈钢的连铸水口结瘤问题，可以提高连铸效率，降低生产成本。
02
改善铸坯质量
含钛不锈钢在连铸过程中容易出现水口结瘤，导致铸坯表面质量下降，
通过研究和优化保护渣的性能，可以改善铸坯质量，提高产品合格率。
连铸理论及工艺-结晶器保护渣(东北大学课件)
2011-4-14
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5）液渣的流入与消耗
铸坏润滑一直是连铸技术的重要内容，铸坯振痕深度、表面凹陷、 铸坏润滑一直是连铸技术的重要内容，铸坯振痕深度、表面凹陷、裂纹及漏钢都与铸坯和结 晶器的润滑有关。实现结晶器与铸坯之间润滑是保护渣最重要的功能之一； 晶器的润滑有关。实现结晶器与铸坯之间润滑是保护渣最重要的功能之一； 现在普遍支持的观点是：在结晶器负滑脱之外的时间内是保护渣流入的主要时期， 现在普遍支持的观点是：在结晶器负滑脱之外的时间内是保护渣流入的主要时期，通过减少 负滑脱时间，可以增加保护渣的消耗量，减少连铸坯－结晶器之间的摩擦力。 负滑脱时间，可以增加保护渣的消耗量，减少连铸坯－结晶器之间的摩擦力。 保护渣消耗量可以采用下列回归方程估算： 保护渣消耗量可以采用下列回归方程估算：
覆盖钢水绝热保温； 覆盖钢水绝热保温； 隔绝空气，防止钢水二次氧化； 隔绝空气，防止钢水二次氧化； 吸收上浮到钢渣界面上的非金属夹杂物； 吸收上浮到钢渣界面上的非金属夹杂物； 降低拉坯阻力，润滑铸坯和结晶器作用； 降低拉坯阻力，润滑铸坯和结晶器作用； 流入坯壳和结晶器间隙内的液态渣形成渣膜， 流入坯壳和结晶器间隙内的液态渣形成渣膜，以 控制铸坯向结晶器传热速度，保持坯壳均匀生长。 控制铸坯向结晶器传热速度，保持坯壳均匀生长。
② ③ ④ ⑤
连铸坯表面质量
2011-4-14
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4 连铸保护渣成分设计基础
基于连铸保护渣在结晶器内的工作条件和设计原则的要求， 基于连铸保护渣在结晶器内的工作条件和设计原则的要求，国内外 均采内硅酸盐为基础的玻璃渣体系作为保护渣的基料成分。 均采内硅酸盐为基础的玻璃渣体系作为保护渣的基料成分。 资料表明，已有的连铸保护渣，按其基料组成可分为三个渣系， 资料表明，已有的连铸保护渣，按其基料组成可分为三个渣系， 即 SiO2-Al2O3-CaO系、SiO2-Al2O3-FeO系、SiO2-Al2O3-Na2O系，其 系 系 系 系应用最为普遍。 中SiO2-Al2O3-CaO 系应用最为普遍。 在基料基础上辅加少量的添加剂(如碱金属或碱土金属氧化物、 在基料基础上辅加少量的添加剂 如碱金属或碱土金属氧化物、氯化 如碱金属或碱土金属氧化物 和控制熔化速度的碳质材料(如碳黑 物)和控制熔化速度的碳质材料 如碳黑、石墨等 。 和控制熔化速度的碳质材料 如碳黑、石墨等)。
连铸部分教育材料之一(精品PPT)
D/B 位置
D/B 包装
D/B 分离
D/B 作用
设备和相关操作－结晶器震动
结晶器震动 的作用
结晶器震动曲线
－连铸速度？－结晶器速度？－负滑脱时间？
。有利于板坯壳和 结晶器壁的分离 。有利于凝固坯壳 裂纹的愈合 。有利于连铸保护 渣的往下渗透
结晶器用连铸保护渣
为什么需要炼铸保护渣 。绝热保温 。隔绝空气，防止钢水二次氧化
ZPSS 采用
液相芯核减小 （F-EMS）电磁搅拌器
ZPSS 无
汽雾冷却区
火焰切割机 抛光研磨设备
弯曲段（1）－弓形段（6）－矫直段（2）－水平段（3）
设备和相关操作－钢包和回转台
设备和相关操作－中间包
设备和相关操作－结晶器
Cu－Ag 合金
引锭杆的作用：在连铸开始的时候为 设备和相关操作－ 结晶器的准备和引锭杆 结晶器提供活底，提供足够的冷却时 间形成凝固尖端。
700013000mm编辑课件zpss钢包中间包大包回转台embr电磁搅拌zpss无结晶器液相芯核减小汽雾冷却区火焰切割机抛光研磨设备sems电磁搅拌器zpss采用fems电磁搅拌器zpss弯曲段1弓形段6矫直段2水平段3编辑课件编辑课件编辑课件cuag合金编辑课件结晶器的准备和引锭杆作用引锭杆的作用
方坯连铸 圆坯连铸
ZPSS扩建工程 不锈钢板坯连铸机
学名：直结晶器多点弯曲连 铸机
产品规格
。厚度：200mm 。宽度：800~1600mm 。长度：7000~13000mm
板坯连铸
ZPSS铸机的生产线安排
钢包 中间包
大包回转台
EMBR电磁搅拌（ZPSS无） 结晶器 （S-EMS）电磁搅拌器
连铸保护渣课件.
烧结渣
烧结型粉渣的生产程序如下： （1） 在化学成分相当稳定的粉状混合物中拌入大约5% 焦末和18%水分 （2） 通过圆盘造球机将混合料造成小球
（3） 通过蓖式烧结机对预处理的混合物进行烧结
（4） 把烧结物磨细到适宜的粒度范围 （5）通过加入某种有机物水溶液，将粉状烧结渣与一 定数量的细炭粉进行混合造球，然后烘干 优点：其熔化均匀性好，在连铸中应用取得了良好的效果。 但其生产比较复杂，故使用范围受到了一定的限制。
第五节
矿物特性及对铸坯质量的影响
第一节
连铸过程中钢液弯月面的形状
第二节 第三节
坯壳及铸坯表面振痕的形成 结晶器和铸坯间渣膜的形成和作用
第一节 第二节 第三节 第四节
保护渣原料种类及要求 连铸保护渣的配制及加工 连铸保护渣的使用 连铸保护渣的选择
第一节
板坯连铸保护渣
第二节
第三节 第四节 第五节非金属夹杂物，它包括由浇注 系统带入的耐材和脱氧产物。如 不能将其溶解和吸收被卷入坯壳 会形成表面和皮下夹杂缺陷。从 热力学观点来看，硅酸盐系熔渣 是能吸收和溶解这些非金属夹杂 物的。
钢液面上的液态渣填充到结晶器 和坯壳间的 润滑功能十分重要。 其润滑作用与形成的渣膜的厚度、 均匀性和结构有关，其实实际上 是流体润滑。这要求熔渣具有玻 璃态的性能，熔渣内不应有高熔 点出现。
硅酸盐和氟化物，配入金属氧化剂。
1. 预熔渣 这种渣是将含Cao和SiO2 的材料、氟化物和其他含Na+ 的材料按一定 的化学成分要求配渣再经以下工艺流程制造： 粉末原料 混合 造球 入炉 熔化
预熔渣料
预熔颗粒渣
颗粒 化 干燥
粉碎 混合
加炭质材料
优点：1） 其化学成分和相成分均匀，在结晶器内能均匀熔化，形成稳定 的熔渣层，结晶器与铸坯间形成的渣膜较均匀，从而获得表面质量良好的 铸坯。2） 对钢种和连铸工艺参数的适应较强，保护渣成品不易吸潮，储 存期长。 缺点： 生产工艺复杂，产品价格高于混合型粉渣很多，推广使用受到了 限制。
含钛不锈钢的连铸水口结瘤和保护渣宝钢讲ppt课件
[% Al ] [%Ti ]
图 Ti—Al—O系平衡时
图 Ti—Al—O系平衡时 [%Al]和[%Ti]之间的关系及优势区
=0.0202时，反应达平衡，曲线之上，钢液中生成Ti2O3; 曲线之下，钢液中生成Al2O3 所以，当[Al]/[Ti]>0.02时, 例如 [Ti]=0.25%时，[Al]＞0.005%就可避免[Ti]氧化生成Ti2O3 13
图1 典型的321不锈钢中板表面缺陷形貌
图2 321不锈钢板表面缺陷显微结构4
图3 不锈钢最终产品的表面翻皮缺陷
图4
316Ti连铸结晶器内TiN与保护渣 反应产生的小颗粒夹杂物团簇
扫描电镜和能谱分析表明： 翻皮是由TiN、Ti3O5、MgO· 形成
★含钛不锈钢连铸困难，经常出现水口结瘤，影响连铸生产；有时出现 结晶器内“结鱼”，恶化连铸坯表面质量； ★含钛不锈钢连铸坯表面质量差，非金属夹杂物严重，导致修磨量大，
成材率低。
★含钛不锈钢中的非金属夹杂物常常成为腐蚀源，使钢的耐蚀性，特别 是耐点腐蚀性下降；使钢的抛光性能变差，难以达到最佳抛光质量，
出钢前钢包内充Ar，出钢过程中Ar气保护钢流；
钢包内吹Ar搅拌时，避免裸露钢液面造成钢水吸N； 保护浇铸，防止二次氧化，避免浇铸过程中钢液吸氮；
控制较高的中间包钢水过热度，避免过多析出TiN；
●提高钢水洁净度，减少MgO· Al2O3等夹杂物的生成， 吹Ar弱搅拌加强夹杂物的排除。
8
4.3 含钛铁素体不锈钢连铸水口的氧化钛夹杂物结瘤
(1)-----(FeO)+2/3[Al]=[Fe]+1/3Al2O3(s) (2)-----(FeO)+2/3[Ti]=[Fe]+1/3Ti2O3(s) (3)-----[Fe]+1/3Al2O3(s)=(FeO)+2/3[Al] (4)-----[Fe]+1/3Ti2O3(s)=(FeO)+2/3[Ti]
图 Ti—Al—O系平衡时
图 Ti—Al—O系平衡时 [%Al]和[%Ti]之间的关系及优势区
=0.0202时，反应达平衡，曲线之上，钢液中生成Ti2O3; 曲线之下，钢液中生成Al2O3 所以，当[Al]/[Ti]>0.02时, 例如 [Ti]=0.25%时，[Al]＞0.005%就可避免[Ti]氧化生成Ti2O3 13
图1 典型的321不锈钢中板表面缺陷形貌
图2 321不锈钢板表面缺陷显微结构4
图3 不锈钢最终产品的表面翻皮缺陷
图4
316Ti连铸结晶器内TiN与保护渣 反应产生的小颗粒夹杂物团簇
扫描电镜和能谱分析表明： 翻皮是由TiN、Ti3O5、MgO· 形成
★含钛不锈钢连铸困难，经常出现水口结瘤，影响连铸生产；有时出现 结晶器内“结鱼”，恶化连铸坯表面质量； ★含钛不锈钢连铸坯表面质量差，非金属夹杂物严重，导致修磨量大，
成材率低。
★含钛不锈钢中的非金属夹杂物常常成为腐蚀源，使钢的耐蚀性，特别 是耐点腐蚀性下降；使钢的抛光性能变差，难以达到最佳抛光质量，
出钢前钢包内充Ar，出钢过程中Ar气保护钢流；
钢包内吹Ar搅拌时，避免裸露钢液面造成钢水吸N； 保护浇铸，防止二次氧化，避免浇铸过程中钢液吸氮；
控制较高的中间包钢水过热度，避免过多析出TiN；
●提高钢水洁净度，减少MgO· Al2O3等夹杂物的生成， 吹Ar弱搅拌加强夹杂物的排除。
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4.3 含钛铁素体不锈钢连铸水口的氧化钛夹杂物结瘤
(1)-----(FeO)+2/3[Al]=[Fe]+1/3Al2O3(s) (2)-----(FeO)+2/3[Ti]=[Fe]+1/3Ti2O3(s) (3)-----[Fe]+1/3Al2O3(s)=(FeO)+2/3[Al] (4)-----[Fe]+1/3Ti2O3(s)=(FeO)+2/3[Ti]
连铸工艺基础知识 ppt课件
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（6）中间包复盖剂
中间包是钢水去除夹杂物理想场所。钢 水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。
• 二、拉速控制的意义：拉速控制合理,不但可以保 证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能 力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速.
• 三、拉速确定： • 1、确定原则: 确保铸坯出结晶器时的能承受
钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器， 拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳 厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为815mm。
• 另外，炼钢工序和连铸工序要紧密配 合，步调一致。
PPT课件
2
浇铸温度:指钢水进入结晶器时的温度. 也可以指中间包内的钢水温度.
通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即 开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而 这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。
PPT课件
3
钢水的浇铸温度要求:(在一定范围内的合理温度) ◆ 在尽可能高的拉速下，保证铸坯出结晶器时形
PPT课件
5
钢水温度过低的危害：
①容易发生水口堵塞，浇铸中断； ②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷； ③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。
PPT课件
6
第二节 中间包钢水温度的控制
一、浇铸温度的确定 （浇铸温度也称目标浇铸温度）：
T浇=TL+△T 式中： TL——液相线温度
△T ——钢水过热度
C、结晶器导热能力的限制 根据结晶器散热量计算出，最高浇注速度 板坯为2.5米/分 方坯为3-4米/分
PPT课件
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D、拉坯速度对铸坯质量的影响
（1）降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析 （2）提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂 （3）为防止矫直裂纹，拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避 开钢的热脆区。
连铸三大件的生产与应用PPT课件
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01 03 04 02
二 三大件产品设计
与生产
➢ 三大件产品的设计
➢ 三大件产品的生产
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塞棒设计
棒身设计： 棒身设计考虑安全与安装等因素。塞棒整体壁厚要求大
于40mm，渣线处不小于50mm，如果是采用碳素丝堵的在 丝堵处壁厚要求不小于30mm。
塞棒棒尾A、B段的设计，塞棒棒尾有两段，一段是直段 A，作用是保证丝堵附近有较高的强度，另一段是斜段B，作 用是保证渣线厚度。
4还需注意现场竞争对手的破坏如在塞棒内孔中注二掉棒头1热震烘烤问题材料问题2强度过度缺陷3外力烘烤粘连机械碰撞38三棒头粘连39四棒头冲刷1形状4氧含量烧氧2特殊钢种40长水口常见问题热震损毁渣线侵蚀内孔扩孔断裂和穿孔41长水口常见问题一热震损毁日照钢铁包头钢厂42长水口常见问题二渣线侵蚀湘潭钢厂43长水口常见问题三内孔扩孔湘潭钢厂44长水口常见问题四断裂和穿孔日照钢厂45浸入式水口常见问题变径处穿孔渣线侵蚀穿孔内孔结瘤水口堵塞46浸入式水口常见问题一变径处穿孔47浸入式水口常见问题二渣线侵蚀穿孔穿孔48浸入式水口常见问题宝钢德盛不锈钢49浸入式水口常见问题四内孔结瘤及水口堵塞内孔结瘤浸入式水口堵塞的主要原因是耐火材料中的氧和钢水中的铝发生反应生成高熔点的氧化铝以及耐材中的氧化铝在流经水口分流处容易附着从而导致浸入式水口堵塞
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浸入式水口设计
侧孔出钢口和渣线设计：
侧孔出钢口经验尺寸： 两个侧孔的截面积应稍大于或等于两倍水口流钢中孔的截面积。
这样钢流稳定，扩径速度缓慢。 侧孔倾角：
对于侧孔的倾角，有水平方向的、向上倾的和向下倾的，倾角在 15～30度。目前向下倾15度的较多。水口侧孔底部的厚度，一般控制 在25～40mm之间。 渣线：
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二 三大件产品设计
与生产
➢ 三大件产品的设计
➢ 三大件产品的生产
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塞棒设计
棒身设计： 棒身设计考虑安全与安装等因素。塞棒整体壁厚要求大
于40mm，渣线处不小于50mm，如果是采用碳素丝堵的在 丝堵处壁厚要求不小于30mm。
塞棒棒尾A、B段的设计，塞棒棒尾有两段，一段是直段 A，作用是保证丝堵附近有较高的强度，另一段是斜段B，作 用是保证渣线厚度。
4还需注意现场竞争对手的破坏如在塞棒内孔中注二掉棒头1热震烘烤问题材料问题2强度过度缺陷3外力烘烤粘连机械碰撞38三棒头粘连39四棒头冲刷1形状4氧含量烧氧2特殊钢种40长水口常见问题热震损毁渣线侵蚀内孔扩孔断裂和穿孔41长水口常见问题一热震损毁日照钢铁包头钢厂42长水口常见问题二渣线侵蚀湘潭钢厂43长水口常见问题三内孔扩孔湘潭钢厂44长水口常见问题四断裂和穿孔日照钢厂45浸入式水口常见问题变径处穿孔渣线侵蚀穿孔内孔结瘤水口堵塞46浸入式水口常见问题一变径处穿孔47浸入式水口常见问题二渣线侵蚀穿孔穿孔48浸入式水口常见问题宝钢德盛不锈钢49浸入式水口常见问题四内孔结瘤及水口堵塞内孔结瘤浸入式水口堵塞的主要原因是耐火材料中的氧和钢水中的铝发生反应生成高熔点的氧化铝以及耐材中的氧化铝在流经水口分流处容易附着从而导致浸入式水口堵塞
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浸入式水口设计
侧孔出钢口和渣线设计：
侧孔出钢口经验尺寸： 两个侧孔的截面积应稍大于或等于两倍水口流钢中孔的截面积。
这样钢流稳定，扩径速度缓慢。 侧孔倾角：
对于侧孔的倾角，有水平方向的、向上倾的和向下倾的，倾角在 15～30度。目前向下倾15度的较多。水口侧孔底部的厚度，一般控制 在25～40mm之间。 渣线：
连铸保护渣基础 ppt课件
crystalized slag film
2、是提高铸 坯的表面和 皮下质量
mold powder melting zone mushy slag molten slag
shell
保护渣的功能与作用
• 1、绝热保温
• 保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是 靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层 厚度、容重及含碳量）。
板坯浇注保护渣应用——高碳钢
典型问题： 收缩率低=>液渣流入困难=> 润滑不足=>摩擦力增大=>粘 结漏钢
解决方法： 减少自由碳含量=>提高熔化 速度 适当降低粘度和碱度=>减少 粘结漏钢
Steel grade Basicity(CaO/SiO2) CaO SiO2 MgO Al2O3 Na2O F C-total Melting Point Viscosity (1,300C) Crystallization Temp Surface Tension Remarks
+
+
SiO2
+
-
-
CaO / SiO2
-
-
-
Al2O3
+
-
-
Na2O
-
-
-
F
-
+
-
Fe2O3
-
-
-
MnO
-
-
-
MgO
-
-
-
B2O3
-
-
-
BaO
-
-
-
Li2O
-
-
-
TiO2
No Change
+
+
2、是提高铸 坯的表面和 皮下质量
mold powder melting zone mushy slag molten slag
shell
保护渣的功能与作用
• 1、绝热保温
• 保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是 靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层 厚度、容重及含碳量）。
板坯浇注保护渣应用——高碳钢
典型问题： 收缩率低=>液渣流入困难=> 润滑不足=>摩擦力增大=>粘 结漏钢
解决方法： 减少自由碳含量=>提高熔化 速度 适当降低粘度和碱度=>减少 粘结漏钢
Steel grade Basicity(CaO/SiO2) CaO SiO2 MgO Al2O3 Na2O F C-total Melting Point Viscosity (1,300C) Crystallization Temp Surface Tension Remarks
+
+
SiO2
+
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-
CaO / SiO2
-
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Al2O3
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Na2O
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Fe2O3
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B2O3
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Li2O
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TiO2
No Change
+
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连铸ppt-9-10
气—水喷雾冷却的优点：
（1）气—水喷嘴的喷孔口径较大，喷嘴堵塞事故的发生率很 低，可降低对水质的要求。
（2）可改变压缩空气和水的压力以及气水比，有效扩大水流 量范围。
（3）水的雾化程度高，水滴直径小，冲击力大，冷却效率高。
（4）冷却覆盖面大，铸坯表面冷却均匀。
（5）单位耗水量下降，约为水喷雾冷却的一半左右。
❖ 保护渣的液渣形成渣膜起润滑作用，因此保护渣的熔化温度 应低于坯壳温度，出结晶器下口铸坯温度为1250 ℃左右， 所以保护渣的熔化温度应低于1200℃。
（2）熔化速度
❖ 通常用一定质量的试样在测定温度下完全熔化所需的时间来 表示熔化速度，也可用测定试样达到半球点所需要的时间来 确定。
❖ 分熔倾向：组成中熔点低的组分先熔化，熔点高的组分后熔 化，这种熔化顺序不同的现象称为分熔倾向。
❖ 连铸保护渣一般由三部分物料组成： （1）基础渣料：即提供CaO、SiO2、Al2O3的基本造渣材料。 （2）辅助材料，即助熔剂。是为调解熔渣的熔化温度及粘度
而提供Na2O、CaF2等成分或提供LiO2、K2O、BaO2、 NaF、AlF3、B2O3等成分的物料。 （3）熔速调节剂，为调剂熔化速度而配入能提供碳粒子的材 料。
（4）确定冷却强度时必须适应不同钢种的需要。通常波动在 0.5-1.5l/kg之间。
2 二冷强度的方案
（1）“热行”，也称软冷却。在整个二冷区内铸坯表面温度 缓慢下降，铸坯矫直以前表面温度达到900℃以上。冷却强 度一般为0.5-1.0l/kg。
（2）“冷行”，也称硬冷却。在较大的冷却条件下，整个二 冷区铸坯表面维持较低的温度，在650-700 ℃的范围内矫直， 从而避开脆性区。冷却强度一般为2-2.5l/kg。
器壁之间的传热。其渣膜的厚度通常在0.1-1.5mm之间 。随着
（1）气—水喷嘴的喷孔口径较大，喷嘴堵塞事故的发生率很 低，可降低对水质的要求。
（2）可改变压缩空气和水的压力以及气水比，有效扩大水流 量范围。
（3）水的雾化程度高，水滴直径小，冲击力大，冷却效率高。
（4）冷却覆盖面大，铸坯表面冷却均匀。
（5）单位耗水量下降，约为水喷雾冷却的一半左右。
❖ 保护渣的液渣形成渣膜起润滑作用，因此保护渣的熔化温度 应低于坯壳温度，出结晶器下口铸坯温度为1250 ℃左右， 所以保护渣的熔化温度应低于1200℃。
（2）熔化速度
❖ 通常用一定质量的试样在测定温度下完全熔化所需的时间来 表示熔化速度，也可用测定试样达到半球点所需要的时间来 确定。
❖ 分熔倾向：组成中熔点低的组分先熔化，熔点高的组分后熔 化，这种熔化顺序不同的现象称为分熔倾向。
❖ 连铸保护渣一般由三部分物料组成： （1）基础渣料：即提供CaO、SiO2、Al2O3的基本造渣材料。 （2）辅助材料，即助熔剂。是为调解熔渣的熔化温度及粘度
而提供Na2O、CaF2等成分或提供LiO2、K2O、BaO2、 NaF、AlF3、B2O3等成分的物料。 （3）熔速调节剂，为调剂熔化速度而配入能提供碳粒子的材 料。
（4）确定冷却强度时必须适应不同钢种的需要。通常波动在 0.5-1.5l/kg之间。
2 二冷强度的方案
（1）“热行”，也称软冷却。在整个二冷区内铸坯表面温度 缓慢下降，铸坯矫直以前表面温度达到900℃以上。冷却强 度一般为0.5-1.0l/kg。
（2）“冷行”，也称硬冷却。在较大的冷却条件下，整个二 冷区铸坯表面维持较低的温度，在650-700 ℃的范围内矫直， 从而避开脆性区。冷却强度一般为2-2.5l/kg。
器壁之间的传热。其渣膜的厚度通常在0.1-1.5mm之间 。随着
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图9 1500～1650℃下TiN在321 不锈钢中稳定存在的热力学曲线
图10 1500℃下TiN在409 6 不锈钢中稳定存在的热力学曲线
钛氮积
[Ti] + [N] = TiN(S) △G°= -308799 + 114T J/mol （1 ）
平衡常数
a 1 i N K T aa f %] T if [ %] N T i N T i[ N
（2 ）
由上式可得到：
1 [ % T i] [ % N ] K f T if N
[%Ti] 0.22 0.25 0.22 0.25 [%N] 0.024 0.025 0.065 0.090
（3）
表3 18Cr-8Ni型不锈钢液中析出TiN夹杂物的条件
试验温度/℃ 1565℃ 1578℃ 1638℃ 1685℃ [%Ti]· [%N] ╳10-3 5.28 6.25 14.3 22.5
扫描电镜和能谱分析表明： 夹杂物团簇含有TiN、保护渣、凝固 的金属小颗粒等。当被粘附在铸坯 表面时，将造成最终产品的翻皮缺陷
5
★TiN的生成条件
[Ti] + [N] = TiN(S)
lnK=37140/T – 13.75
◆321钢种：1500℃,[N]＞100ppm和[Ti]＞0.3%时,生成TiN ◆409钢种: 1500℃,[N]＞100ppm和[Ti]＞0.25%时,生成TiN
图1 典型的321不锈钢中板表面缺陷形貌
图2 321不锈钢板表面缺陷显微结构4
图3 不锈钢最终产品的表面翻皮缺陷
图4
316Ti连铸结晶器内TiN与保护渣 反应产生的小颗粒夹杂物团簇
扫描电镜和能谱分析表明： 翻皮是由TiN、Ti3O5、MgO· Al2O3、 CaO· TiO2等夹杂物粘附在铸坯表面， 经轧制后形成
-20000
(2)---2/3[Ti]+[O]=1/3Ti2O3 (s)
(J/mol)
r 1873K
-40000
-60000
G
-80000
(2) (1)
Δ
-100000
-120000 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
[%O](即a[O])
图
Al2O3和Ti2O3生成 的 rG 1873 K 对比
20000
(1)---[Ti]+[O]=TiO(s) (2)---2/3[Ti]+[O]=1/3Ti2O3(s) (3)---1/2[Ti]+[O]=1/2TiO2(s)
0
Δ
r
G(J/mol)
-20000
-40000
(1) (3)
-60000
-80000
(2)
-100000 0.000
0.005
0.010
出钢前钢包内充Ar，出钢过程中Ar气保护钢流；
钢包内吹Ar搅拌时，避免裸露钢液面造成钢水吸N； 保护浇铸，防止二次氧化，避免浇铸过程中钢液吸氮；
控制较高的中间包钢水过热度，避免过多析出TiN；
●提高钢水洁净度，减少MgO· Al2O3等夹杂物的生成， 吹Ar弱搅拌加强夹杂物的排除。
8
4.3 含钛铁素体不锈钢连铸水口的氧化钛夹杂物结瘤
0.015
0.020
0.025
0.030
[%0](即a[O])
图 不同钛氧化物的 rG 与[%O]的关系曲线 1873 K 钛氧化物的稳定性由强到弱为：Ti2O3 >TiO2>TiO。 因此，1873K时，钢液中优先生成的钛氧化物为Ti2O3 。
11
钢液中Ti—O，Al—O反应热力学
0
(1)---2/3[Al]+[O]=1/3Al2O3(s)
7
★氮化钛结瘤的控制
●控制钢中N含量在TiN钢液中稳定存在的热力学曲线之下； 控制钢中Ti含量在TiN钢液中稳定存在的热力学曲线之下； 控制[Ti%]· [N%]积小于形成TiN的临界值（小于3.5×10-3 ）。 ●AOD炉内控氮：全程吹氩，保持较高的脱碳速度， 钢液还原后不再加合金调成份， ●AOD炉出钢后控氮：
90 80 70
a[ O ] ppm
60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
图20 439喂Ti线后，钢中氧化钛夹杂物 能谱分析O=70.44wt%，Ti=29.56wt%
[Ti]% 图21 实验室用定氧探头实测的不锈
钢中Ti含量与氧活度的关系
10
钢液中Ti—O反应热力学
★含钛不锈钢连铸困难，经常出现水口结瘤，影响连铸生产；有时出现 结晶器内“结鱼”，恶化连铸坯表面质量； ★含钛不锈钢连铸坯表面质量差，非金属夹杂物严重，导致修磨量大，
成材率低。
★含钛不锈钢中的非金属夹杂物常常成为腐蚀源，使钢的耐蚀性，特别 是耐点腐蚀性下降；使钢的抛光性能变差，难以达到最佳抛光质量，
且抛光成本高。
这些问题的出现导致连铸坯表面质量恶化，进一步影响成品板材
的表面质量。
3
2、含钛不锈钢的表面缺陷
★含钛不锈钢冶炼连铸过程生成的各种夹杂物TiO2等富集在铸坯表面，轧钢时易造成板材
表面缺陷。表面缺陷周围出现明显的锈蚀。
★含钛不锈钢连铸过程如出现结瘤或结晶器“结鱼”，将会产生铸坯表面 缺陷，进而造成最终产品的表面缺陷。
★氧化钛结瘤物的物相分析
图18 409浸入式水口结瘤物的扫描电镜照片 氧化钛结瘤物主要由钢中氧化钛夹杂物在浇铸 过程中与凝固金属共同粘附在水口内壁形成
图19 氧化钛型结瘤物的电镜照片
O 29.24 Ti 66.92 Al 1.97 Zr (wt) 1.87
9
★钢中氧化钛夹杂物的形成
2/3[Ti] + [O] = 1/3Ti2O3 2/3 [Ti] + （FeO） = 1/3Ti2O3 + [Fe]
Al2O3生成曲线低于Ti2O3的生成曲线， 所以在1873K钢液中， Al2O3优先生成。
12
钢液中Ti—Al—O系的热力学
2[Ti]+Al2O3=Ti2O3+2[Al]
ΔG
含钛不锈钢的连铸水口结瘤 和结晶器保护渣
陈伟庆 北京科技大学冶金与生态工程学院 2019年12月
1
内 容
1.含钛不锈钢中钛的作用和存在的问题 2.含钛不锈钢的表面缺陷 3.含钛不锈钢的连铸结晶器内的“结鱼” 4.含钛不锈钢的连铸水口结瘤 5.不锈钢连铸结晶器保护渣
2
（2）不锈钢中加入Ti带来的问题