中间包覆盖剂

中包覆盖剂
2 碱性中包覆盖剂
l .2 碱性中包覆盖剂物化指标的设计原则 根据中包覆盖剂实际使用条件，采用CaO-SiO2-MgO作为基 本渣系，因该渣系恰好有在中间包钢水温度下呈液态渣的成分 范围，而且SiO2活性最小。从渣的组成扩展为包括Al2O3(作为 第四个组成)在内的假四元系统考虑，可判定CaO-SiO2-MgO在 达到该组成之前能吸收的范围较大，如图中CaO-SiO2-MgO三 元相图所示。
设计的化学组成范围在图指定的区 域。该区域组成范围大致为： Ca0：19～52％ SiO2：20～47％ MgO：l6～43%。
中包覆盖剂
2 碱性中包覆盖剂
1.3主要物理性能 熔点检测：采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制 成Φ3×3mm小圆柱，放入炉内后，以一定速度升温，待试样 高度降低到一半时的温度为熔化温度。 熔化速度：采用GX-高温物性测试仪进行测试。即将试样制 成Φ3×3mm小圆柱，放入炉内后，以一定速度升温，当炉温 升至1350℃恒温5分钟后，记录试样至全部倒塌所需的时间。 碱性覆盖剂熔速在2-4min为好。 其他物理性能：其他物理性能如粘度、容重、铺展性、粒度 和水分等，原则上不单独考虑，而是设计主要物性时兼作考 虑即可。 一般覆盖剂粘度应略大些（与结晶器保护渣相比）；容 重愈小，保温效果愈好；铺展面积愈大覆盖剂愈均匀；粒度 要求-100目大于85%，水分要求≤0.5%。
中包覆盖剂
宝钢按碱度对中间包覆盖剂分类： (1)酸性 R2<0.5 (2)中性 0.5< R2<1.5
1 概述
(3)碱性 R2>3；或高镁质MgO>30%。
中包覆盖剂
2 碱性中包覆盖剂
l 碱性中间包覆盖剂配方的设计 1.1 碱性中间包覆盖剂特点 根据连铸工艺要求，一般碱性中间包覆盖剂应具有以下特点： （1)铺展性良好，火苗小而均匀。 （2）初熔温度较低，以保证能迅速形成适当厚度的熔融层， 更好地隔绝空气及吸附夹杂物等。 （3）合适的熔化速度，以保证覆盖剂在钢液面上能较长时问 地保持三层结构，具有良好的保温性能。特别对于多炉连浇， 还可减少后续炉次追加保温剂的数量。 （4）合适的粘度．且不随温度急剧变化。 （5）随着浇注时问延长，渣面不结壳。 （6）对长水口、中间包内衬侵蚀小。
中包覆盖剂
1 概述
2 碱性中间包覆盖剂
3 低碳中间包覆盖剂 4 超低碳中间包覆盖剂 5 无碳中间包覆盖剂 6 高碱度中间包覆盖剂 7 中包覆盖剂对钢水洁净度的影响 8 稀土氧化物与中包覆盖剂粘度的关系
中包覆盖剂
1 概述
中间包覆盖剂的最初功能是保温，防止浇注过程中温 降过大，但随着钢质量的要求越来越高，中间包覆盖剂的冶 金功能趋于广泛：保温、防止大气对钢水的二次氧化、吸附 钢水中上浮夹杂物、不与钢水反应避免污染钢水、防止钢液 回硫等等 。
覆盖剂及内衬材料中SiO2的 存在是钢水二次氧化的重要 因素,故将发生以下反应: 4/3[Al]+(SiO2)=[Si]+2/3(Al2O3)
中包覆盖剂
8 稀土氧化物
稀土在钢铁中的应用经历了很长的发展过程,它对钢液的 净化作用、夹杂物变性作用以及微合金化作用已经为人们所 肯定。用稀土处理钢液的确是可以提高钢质量的1种手段。 稀土氧化物对 中间包覆盖剂和实验室合成渣粘度的影响的 试验表明 ，当稀土氧化 物含量不大于 10%时，具有降低覆盖 剂高温粘度 的功能，当稀土氧化物含量接近 20%时，会显著 增大覆盖剂粘度 。
宝钢开发的高碱度中间包覆盖剂的主要理化指标
CaO/SiO2 Al2O3
4.0-8.0
熔点/℃ 30-50 5.0-10.0 <5.0 1200-1400
MgO
F
粘度1400℃/Pa.s 0.2-1.0
R2>4且熔点<1400℃ CaO SiO2 40-70% 0-20%
Al2O3 40-60%
中包覆盖剂
超低碳 40-45
普通
47-55 14-22 20-25
/
1.7-4
/
中包覆盖剂
5 无碳碱性中包覆盖剂
硅钢、汽车板钢是高附加值的超低碳、高洁净度的钢,其 C 的质量分数在(2. 0～4. 0) ×10 - 5 之间,因此,对中包覆盖剂 又提出一个要求:不能对钢水增碳。 目前,炼钢辅助材料的“无碳”还没有一个标准。在结晶 器保护渣的研究中, w (C固) < 1. 0 %就已经没有了上述作用, 但渣中只要存在,就会对钢水增碳,只是增碳幅度低。一般由于 原料中不可避免地含有少量碳质材料,要求无碳保护渣或无碳 覆盖剂中的w (C固) < 0. 1 %。如果覆盖剂不含碳,最直接的问 题就是覆盖剂粉末将快速熔化,保温层急剧减少,保温效果恶化。 所以必须有提高其保温性的方法。 无碳覆盖剂的研制还停留在理论阶段,应用于生产的报道 少。
中间包覆盖剂的功能： （1）绝热保温防止散热； （2）吸收上浮的夹杂物（如Al2O3、钙铝酸盐）； （3）隔绝空气，防止空气中的氧进入钢水，杜绝二次氧化。
中包覆盖剂
1 概述
目前常用的中间包覆盖剂大都属于绝热型渣，一般可分为 单一型和复合型两类。 单一型，通常指炭化稻壳和稻壳灰，其容重小，导热系数 低，保温效果较好。但国内由于稻壳种类、炭化工艺等原因， 其炭含量较高，保温效果虽好，但熔点高，不易形成液渣层， 防止二次氧化效果差，易使钢液增炭，粉尘也较大，贮存、运 输也不方便，目前已近于淘汰。 复合型，是由多种成分组成的机械混合物。加入后会迅速 形成熔融层、过渡层和粉状层，其过渡层呈蜂窝状，疏松、多 孔，和粉状层一同像“棉被”一样盖在钢液面上，大大提高了 覆盖剂的保温性能，其液渣层可防止钢液二次氧化，吸收钢中 上浮夹杂物，所以有着很好的应用前景。
中包覆盖剂
1 概述
（4）双层渣：底层一般为碱性渣，使用时形成液渣层以吸附夹 杂，顶层一般为碳化稻壳，用以保温，下层用碱性渣，吸收钢 水中的夹杂物。这样看似从根本上解决了问题，但中包渣是消 耗品，随着生产的进行，碳化稻壳也会不断熔化而进入下层， 使渣的碱度降低，并有可能对钢水增碳。
表1 国内外一些厂家中间包覆盖剂主要成分
中包覆盖剂
1 概述
中间包覆盖剂主要有4种类型: （1）酸性。典型的为炭化稻壳，绝热性能好，成本低，但 不利于吸附中间包上浮的夹杂物，在钢渣界面有化学反应，对 铝镇静钢不合适。 酸性中间包覆盖剂保温性能较好 ，但对碱性包衬来讲，侵 蚀较严重，同时由于渣中Al2O3含量高，熔渣粘度增大，使吸 收Al2O3等非金属夹杂能力变弱。 （2）中性。典型的为Al2O3-SiO2质材料，有一定的热性能， 成本较低。 （3）碱性。以MgO或白云石为基的材料，单独使用易结壳。 为了减少钢水中夹杂物，目前中包衬普遍使用镁质绝热板 或镁质涂料，相应地，覆盖剂也最好使用碱性渣，但碱性渣的 最大缺点是保温性差，其导热系数为酸性渣或中性渣的两倍。
实际分析化学成分
实际检测物理性能
中包覆盖剂
高碱度的理论依据
3(FeO)+2[Al]=3[Fe]+(Al2O3 )
6 高碱度中间包覆盖剂
G0 853700 239.9T
R增加，FeO的活度系数降低
3(SiO2)+4[Al]=3[Si]+(2Al2O3 )
G0 219400 35.7T
Al2O3 6.7 11.02
C 5.4 4.28 0
Na2CO3
熔点 1231 1345
31.5～36
20～23.5 16～20
8～11.5
中包覆盖剂
4 超低碳碱性中包覆盖剂
超低碳中间包覆盖剂（鞍钢三炼钢）
类型 CaO SiO2 8-10 Al2O3 30-35 MgO 1-3 Fe2O3 0.5-2 C 0.92 Na2O 10-12.5 熔点 1400
a
6 高碱度中间包覆盖剂 b
中间包渣成分及碱度与浇注炉次的关系
c
a 中间包渣Al2O3含量及碱度随浇钢炉
次的变化
b 中间包渣中MnO含量随浇钢炉次的变化
c 中间包渣中S含量随浇钢炉次的变化
鞍三
中包覆盖剂
7 覆盖剂对钢水洁净度的影响
对夹杂的吸附及对钢中总氧的影响
浇注过程中间包覆盖剂中Al2O3的变化 覆盖剂种类与夹杂物去除率
中包覆盖剂
6 高碱度中间包覆盖剂
国内外研制成功的高碱度中间包成分/%
C Dofasco 8 CaO 40 SiO2 5 Al2O3 24 MgO 18 CaF2 /
Caston
Helsinki
2-3
5
55-58
48
3-5
10
4-6
25
5-10
10
2-3
/
IMEXSA
Hoogavens 川崎 宝钢 鞍三
中包覆盖剂
6 高碱度中间包覆盖剂
川崎钢铁公司生产高洁净超低碳钢时，使用高碱度覆盖 剂（渣中CaO/SiO2=6）情况下钢中氧含量明显低于使用低碱 度覆盖剂的情况。
DOFASCO公司使用高碱度覆盖剂(CaO／SiO2=6和8)+挡渣 墙使中间包钢水总氧含量达到19x10-6。
Caston公司使用高碱度覆盖剂(CaO/SiO2=11)使中间包钢水 总氧含量从45x10-6 降至30x10-6
A——炭化稻壳，R＝0； B——R＝0.26； C——R＝0.94； D——双层渣，R＝0.94。
中包覆盖剂
对钢水的氧化
7 覆盖剂对钢水洁净度的影响
浇注过程中,钢水中[Als]由于被氧化而减少。二次氧化 的来源有三个:大气、覆盖剂、耐火材料。覆盖剂由于 有MnO、FeO的存在(下图)而发生以下反应： 3(FeO)+2[Al]=(Al2O3)+3[Fe] 3(MnO)+2[Al]=(Al2O3)+3[Mn] (1) (2)
中包覆盖剂
2 碱性中包覆盖剂
国内钢厂碱性中包覆盖剂的理化性能
上述中包覆盖剂的主要特点是CaO+MgO含量高，吸收钢 水中夹杂物能力强。
中包覆盖剂
低碳中包覆盖剂
类型 长冶 济二 实验室 研究 CaO 39.47 39.42 MgO 4.93 7.54
3 低碳碱性中包覆盖剂
SiO2 35.63 30.12
中包覆盖剂
5 无碳碱性中包覆盖剂
无碳预熔中空型碱性中间包覆盖剂——宝钢 设计化学成分
自 2003年初在宝钢 60 t中间包使用至今 ， 中 间包钢水温度平 均 1553℃ ，保温性 良好，未发生结壳 现象 ；有一定的吸 附夹杂能力 ；对包 衬侵蚀情况正常； 单耗平均 0.+2[Al]+3[S]=3(CaS)+(Al2O3) 增加CaO含量，抑制中包内钢水回硫
中包覆盖剂
6 高碱度中间包覆盖剂
CaO-SiO2-AI2O3-FeO中FeO的 活度
(CaO+MnO)-AI2O3-SiO2中 MnO在1500℃的活度系数
覆盖剂的碱度过高也有不利的作用。过高的碱度(CaO/SiO2)降 低FeO的活度系数．但却提高了MnO的活度系数。换句话说， 高碱度阻止FeO与钢中的溶解铝的反应，却有利于MnO与钢中 溶解铝的反应。
/
/ / /
53.8
52.8 62.5 59.35
10
6.9 5.7 10.8
22.3
29.1 20.7 19.61
1.6
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/
中包覆盖剂
6 高碱度中间包覆盖剂
美国阿姆科钢铁公司的研究结果表明：单独使用高碱性渣 （R=10.5）时，渣中Al2O3平均仅增加1.5%，钢中总氧为 24.4×10-4%；使用双层渣时（顶层为碳化稻壳，底层为 （R=10.5）的高碱性渣时，渣中Al2O3平均增加8.7%，钢中 总氧为16.4×10-4%。