镁钙质和镁质中间包涂料对钢液洁净度的影响

镁钙质和镁质中间包涂料对钢液洁净度的影响□　吴华杰1)　程志强1)　金山同1)　王文仲2)1)北京科技大学炼钢研究所　北京1000832)鞍钢新轧钢股份有限公司摘　要　通过现场对比实验,研究了镁钙质和镁质中间包涂料对钢液洁净度的影响。

结果表明:(1)两种涂料对钢液均有明显的脱氧作用,其脱氧率与钢液的原始全氧含量有关,原始氧含量越高,脱氧率越大;(2)对铝镇静钢而言,镁钙质涂料有比镁质,脱氧率能高出5%～15%;而对硅镇静钢,两种涂料对钢液的脱氧效果几乎没有差别;(3)两种涂料对铝镇静钢和硅镇静钢均没有明显的脱硫作用。

关键词　耐火涂料,镁钙质,镁质,中间包,钢液,洁净度Ξ由于对钢质量的要求愈来愈严格,除了钢液在钢包中的精炼外,应充分发挥中间包作为最终精炼容器的作用,有效地除去非金属夹杂物以及改善钢液的成分,进一步提高钢的纯度。

但是,又不能忽视中间包内衬耐火材料可能带来的污染。

因为在连铸的浇注过程中,中间包包衬耐火材料与钢液长时间接触,可能发生机械侵蚀、化学反应及吸附现象,从而影响钢液的洁净度。

因此,重视中间包内衬在钢液净化时的作用已被提到日程上来,其材质也从硅质向镁质方向发展。

近年来,国内外有文献报道说镁钙质涂料具有较好的脱硫和吸附夹杂的功能[1～3],宝钢、首钢、鞍钢等几个大钢厂也进行过这方面的研究,据说有一定的效果。

但从有关文献的数据及实验方法来分析,还难以得出肯定的结论。

本实验通过在中间包内衬两侧分别涂上镁钙质与镁质涂料,在保证相同原始钢液的条件下,对比两种涂料的作用,以期对此问题有个较明确的认识。

1　实验实验在鞍钢一炼钢厂的大方坯4流连铸机上进行。

中间包容量30t。

在中间包内两侧分别涂上镁质和镁钙质涂料(化学组成见表1),1、2流侧为镁钙质,3、4流侧为镁质(见图1)。

钢液通过冲击区后由两侧挡渣堰的导流孔分流入中间包两边。

中间包采用的覆盖剂是镁质覆盖剂。

表1　中间包涂料的化学组成(w) %　项　目MgO CaO SiO2Al2O3FeO MnO镁钙质56.6333.06 5.70 1.62 1.260.26镁　质77.05 6.0610.40 3.56 1.800.85图1　中间包示意图考虑到钢液脱氧处理方式的不同,选取了两种钢做实验:一种是铝镇静钢(45U),钢液中含有Al;另一种是硅镇静钢(70#),钢液中不含Al。

钢液浇注后,在每炉钢浇注一半左右时(此时钢液成分比较稳定),在中间包冲击区用石英玻璃管吸取钢样,作为进入中间包的钢液初始组成。

对应地,分别在1流和4流的结晶器内各取一个样,作为钢液离开中间包的最终组成。

在1个中间包使用浇次中,连续取6～8炉钢样,观察通过中间包后钢液中全氧及硫含量的变化,并用脱氧率来衡量脱氧效果。

2　结果与讨论2.1　钢液全氧含量的变化铝镇静钢及硅镇静钢钢液通过包衬两侧分别涂有镁钙质涂料和镁质涂料的中间包后,其全氧含量的变化如图2所示。

可见,钢液通过中间包后,全氧含量均降低,说明镁钙质和镁质涂料对钢液均Ξ吴华杰:男,1978年生,硕士研究生。

收稿日期:2001-11-26修回日期:2002-01-23编辑:柴剑玲NAIH UO CAI LIAO/耐火材料2002,36(3)145～147生产应用2002/3耐火材料/NAIH UO CAILIAO145有明显的脱氧作用,且涂料的脱氧率与原始全氧含量有关(见图3),原始氧含量越高,脱氧率越大。

对铝镇静钢,脱氧率在20%～70%之间波动;对70#钢,在30%～75%之间波动。

同时还可以看出,虽然是连续冶炼同种钢,到达中间包后各炉次的钢液原始全氧含量波动是很大的,其值可相差几倍,而通过中间包后,各炉次钢液的全氧含量却在非常窄的范围内波动。

图3　钢液原始氧含量与涂料脱氧率的关系对比镁钙质与镁质涂料对钢液的影响,可以明显看出:对铝镇静钢而言,在1个中间包浇次连浇8炉钢的过程中,涂有镁钙质涂料侧的钢液全氧含量均低于镁质区(见图2a ),镁钙质涂料的脱氧率比镁质的高5%～15%(见图3a );而对硅镇静钢而言,两种涂料对脱氧率的影响几乎没有任何差别(见图2b 、图3b )。

2.2　硫含量的变化铝镇静钢与硅镇静钢通过两侧分别涂有镁钙质和镁质涂料的中间包后,其硫含量变化见图4。

图4　钢液的硫含量对比从1个中间包浇次8个炉次的连续取样结果来看,无论是两侧涂料或两种钢种,通过中间包后硫含量的变化是有时增加有时减少,其变化值都很小而且无序,只是对铝镇静钢,镁钙质区的硫含量整体上略低于初始值和镁质区的。

因此可以说明,在本实验条件下,镁钙质涂料对铝镇静钢只有轻微的脱硫作用,而对硅镇静钢无脱硫作用,镁质涂料对两种钢均无脱硫作用。

2.3　讨论钢液通过中间包时其全氧含量的变化主要由两方面决定:一为夹杂物上浮,包衬和覆盖剂吸附,从而净化钢液;二为钢液的二次氧化,包衬材质被侵蚀、脱落,进入钢液,从而污染钢液。

最终氧含量取决于这两方面的结果。

因此,那种通过一炉钢与另一炉钢(包括有限数量统计)的对比来判断包衬净化作用的方法是不科学的。

从上述实验数据也可以看出,即使是同一钢种连续冶炼多个炉次,钢液进入中间包的原始全氧含量波动是很大的,而夹杂物上浮情况与钢液原始全氧含量有关。

可以说,在生产实际中,不可能保证每炉钢液的原始条件相同,即夹杂物上浮量是不同的。

因此,不同炉次使用不同材质的包衬,无法用通过中间包后钢液的氧含量变化去衡量其净化作用的优劣。

而本实验是在同一中间包两侧分别涂不同材质的涂料,有效地解决了上述矛盾。

146　NAIH UO CAILIAO /耐火材料2002/3本实验结果还无法区别出这两种涂料吸附夹杂物量的多少,但可以确定镁钙质涂料有吸附现象存在,而且对铝镇静钢来说,镁钙质涂料的吸附现象更明显。

但是还不能判断镁质涂料有无吸附现象存在。

3　结论(1)镁钙质和镁质中间包涂料对钢液均有明显的脱氧作用,脱氧率视钢液原始含氧量而定,在20%～70%之间波动。

(2)对铝镇静钢而言,镁钙质涂料比镁质涂料具有更好的脱氧效果,其脱氧率高出5%～15%;而对硅镇静钢而言,这两种涂料对钢液的脱氧效果几乎没有差别。

(3)镁钙质和镁质涂料对铝镇静钢和硅镇静钢均无明显的脱硫作用。

参考文献1　张立锋,牟济宁.中间包覆盖剂及内衬材料对钢水清洁度的影响.炼钢,1997,13(3):46～502　丁孔奇,王周福,汪厚植,等.镁钙质中间包涂料的研制及应用.炼钢,1997,13(2):24～263　Daussan A ,Martin J ,Roziere.Steel purity in continuous castingtundishes.78th Steelmaking Conference Proceedings ,Nashville ,USA ,1995:471～477In fluences of magnesia -calcia and magnesia coatings for tundish on steel cleanness/Wu Huajie ,Cheng Zhiqiang ,Jin Shantong ,et al//Naihuo Cailiao.-2002,36(3):145The influences of ma gnesia -calcia and ma gnesia coatings for tundis h on re ducing total oxygen and s ulphur contents in molten s teel were s tudie d in detail by comp arative tes t in plant.The res ults are as follows :(1)Both of the coatings have clear deoxidation effect to the molten s teel ,and their deoxidation rates increas e with the increas e of the initial content of total oxygen in molten s teel ;(2)The deoxidation rate of the ma gnesia-calcia coating is 5%～15%higher than that of ma gnesia coating for Al 2kille d s teel ,but their deoxidation ef 2fects almos t have no difference for Si 2kille d s teel ;(3)Both of the coatings have not app arent des ulphurization effect either for Al 2kille d s teel or for Si 2kille d s teel.Key words :Refractory coating ,Ma gnesia -calcia ,Ma gnesia ,Tundis h ,Molten s teel ,Cleannes sAuthor ’s address :Steel 2making Ins titute ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China・研究动态・沥青粘结性能的比较沥青广泛用作定形和不定形耐火材料的结合剂。

国外对沥青与骨料比及沥青的种类对热态补炉料粘结性能的影响进行了研究。

试验用98%的MgO 分别与A 、B 两种沥青混合,配制出两种试样。

A 、B 沥青的软化点分别为110 ℃、250 ℃;固定碳含量分别为58%、77%;粘度分别为0.05 Pa ・s (250 ℃)、5 Pa ・s (300 ℃)。

在游离碳含量为18%的MgO -C 砖表面,放置一段钢管(<68 mm ×100 mm )模子。

将粉末状的试样在1000 ℃的电炉内加热10 min 后,注入此模子。

加热停止后,可测得结合剂的粘结强度。

加热期间,在钢管模子上放置的炭帽可阻止MgO -C 砖表面的氧化。

将用以上方法配制的试样在炭粉中煅烧并观察其横截面。

当沥青含量达到20%时,试样均表现出最高的热态剪切强度,且含沥青B 的试样的热态剪切强度稍低于含沥青A 的。

这种情况是由砖界面处的润湿性改善所致。

当沥青A 含量分别为20%和40%时,试样对MgO -C 砖的浸润性比含量为10%的要好。

但当沥青A 含量为40%时,在砖界面处有一个不含MgO 的变质层,并发现有纵裂纹,这些纵裂纹是由沥青炭化及煅烧时的收缩形成的。