宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发

资源类型:pdf 资源大小:726.00KB 文档分类:工业技术 上传者:吉倩倩

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【作者】 陈荣欢  王妍  职建军  康建国 

【关键词】中间包覆盖剂 碱度 清洁度 夹杂物 

【出版日期】2005-02-28

【摘要】介绍了宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发情况,指出提高中间包覆盖剂的碱度可有效防止中间包钢水回硫和覆盖剂本身污染钢液,对提高铸坯质量有重要的意义。

【刊名】炼钢

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目前,宝山钢铁股份有限公司(以下简称宝 钢)板坯连铸机使用的中间包覆盖剂的碱度R< 2.‘),R=m(Ca())/m(51姚),随着对钢水清洁度 要求的提高,这类低碱度的中间包覆盖剂很可能 会成为限制性环节,开发高碱度的中间包覆盖剂 对进一步提高宝钢钢水的清洁度有着重要的意 义。宝钢自行开发的高碱度中间包覆盖剂(R) 4.())经1()o kg感应炉使用试验及宝钢一连铸现 场使用试验表明:高碱度的中间包覆盖剂对提高 钢水清洁度和防止钢水回硫有着重要的影响。开 发的高碱度中间包覆盖剂已作为纯净钢生产技术 研究项目联动试验的专用覆盖剂。 1中间包覆盖剂的开发 1.1中间包覆盖剂简介 中间包覆盖剂是由含Ca()、Si()z、A12(),、 MgO等组分的矿物类原料再添加适量的助熔剂, 经破碎、磨粉、混合、制粒、包装等工序加工而成。 覆盖剂加到中间包钢水表面具有隔热保温, 减少钢液面热损失;隔绝空气,防止钢水二次氧 化;溶解上浮至钢液面上的非金属夹杂物,净化钢 水等功能。按照碱度分类,中间包覆盖剂主要有 3种类型: (l)酸性渣,R<0.5。此类覆盖剂绝热性能 优,成本低。 (2)中性渣,0.5<R<1 .5。此类覆盖剂是目 前使用最多的,成本也比较低。 (3)碱性渣,R>3.();或高镁质的,即 二(Mg())达到3()%以上。随着对钢水清洁度要 求的提高,此类覆盖剂的应用正逐步推广。 1.2高碱度的理论依据 生产加工中间包覆盖剂的原料一般不可避免 地含有Fe()等氧化物,近几年来的研究表明,由 于Fe()等氧化物的存在,在中间包内钢液与覆盖 剂之间渣钢界面处,可能存在下述反应。 3(Fe())+2[AI]=3[Fe」+(A12(无)(z) 炼钢 第21卷 △G】=一853 70()+239.gT 上述反应的发生会使钢水中的夹杂物增加,污 染钢液,对纯净钢的生产极为不利。由图1可知,对 于组成属于物仔Si姚一月2蛛体系的中间包覆盖剂, 随着碱度尺的增加,Fd)的活度系数降低。因此,提 高中间包覆盖剂的碱度可有效抑制式(1)反应的进 行,对提高钢水的纯净度极为有利。 1873k 算S火 以一户峪 武 ,、,Z 0 改‘ O e 炸 裸赵之 叹 {当\《 4。飞 、落 屯班弓场入V。 Cao ..~~~占. 20 鹭神噬阵 40 60 。(A1203)/% AI‘心 图1 Ca()Siq一A12以一Feo系相图 〔w(FeO)二0.01%~8%)渣系中Feo 的活度系数(点划线是Lee和Suito计算值) 3(51()2)+4[AI口=3仁51]+2(A12O3)(2) 以子⑥二一219 400十35.7T 防止中间包覆盖剂本身和钢水中的[AI]等 发生式(2)的反应,污染钢液是选择高碱度中间包 覆盖剂的另一个重要原因。由图2可知提高碱度 R,降低覆盖剂中Si姚的含量,增加A12姚的含 量可阻碍式(2)反应的进行,防止覆盖剂本身污染 钢液[31。 另外,生产过程中绝对避免钢包渣进人到中 间包内是很难办到的,钢包渣硫含量相对比较高, 进人中间包内可能会引起中间包内钢水回硫。 3(Ca())+2[AI]+3仁S]=3仁CaS]+(A12(么) (3) 由式(3)可知,提高碱度,增加渣中Ca()含 量,可抑制进人到中间包内的钢渣造成钢水回硫, 也可以防止中间包覆盖剂本身对钢水回硫(因加 工中间包覆盖剂的原料不可避免地含有硫、磷等 杂质),特别是一些超低硫钢种,尤其应如此。 1.3碱性中间包覆盖剂的开发 碱性中间包覆盖剂从成分上来看,主要有两 种,一种是基于Ca仔51()2一A12()3系的,二(Ca()) >40%,且m(Ca())/m(510:)>3.(j;另一种是基 于Mg0A12O3一5102系的,w(Mg())>40%, 二(510:)<3(j%。 由图3所示Mg()A12以一Si()z系相图来看, 当中间包覆盖剂中w(Mgo)>4()%以后,它的熔 点一般都大于1 400℃,接近于或高于浇钢的液相 线温度,在此情况下,很难形成熔渣层或熔渣层比 较薄,隔绝空气的效果较差,钢水易发生二次氧 化,对生产高级纯净钢是不利的。 方石英 鳞石英 葺{段 原顽火辉石:M扣si压 镁橄视石:ZM沙Si认 汛六 \赫秘 —1600℃ -~一1500℃ 叹 RZ二1 .22八。 R3二233 l甘. 方镁石:M四 尖晶石M四Al办 刚玉:Al刃 莫来石3A班,2Si09 董青石2从沙2AI条毖i0 沁”臀石‘“ 彭)5AI诬》态i0 。(A120))/% \冬碳 、,l、、,- 护叨又煞 ~孟口臼O 图3 Mg件A12〔见一510:系相图 吕︵︹定︶︶3 ((叫巴)3 渣中。(A1203)/% 图2熔渣、耐火材料和[A1习的反应 研究表明,冶金功能优良的高碱度中间包覆 盖剂的性能指标一般为碱度尺>4.0,熔点12()() 一14()(一℃,粘度().2()一2.()Pa·s。随着宝钢对钢 水纯净度要求的进一步提高,对中间包覆盖剂的 要求也随着提高,因此开发的高碱度中间包覆盖 剂首选了Ca0Siq一A12魄系的,且要求R>4.。。 由图4所示Ca仔5102一A12位系的相图来看, 要想获得碱度R大于4.(),熔点在1 4()OOC以下的 中间包覆盖剂,那么覆盖剂的组成范围就落在方 第1期 陈荣欢,等:宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发 炉衬几乎没有影响,而低碱度的中间包覆盖剂对 炉衬的侵蚀最深可达2() mm。 n︺门八曰0八U d钻︸njC︸l 框所示的区域中,即w(CaO)=40%一70%, w(51()2)=o%一20%,二,(A12()3)=4。%一 6()%。表1所示为最终开发的高碱度中间包覆 盖剂的主要理化性能指标。 一10 一20 一ND飞.ND2. ▲ND3 v DBI 一令DBZ+DB3今 一x DB4‘DBS甲桑浓 v+ _水支不 瓜分 _合 介 邑一x\︵的心︶3书塞 0 20 40 60 时间/min ND一高碱度的;DB一低碱度的 图5中间包覆盖剂对钢中[S]的影响 。(A1203)/% 00 50 00 50 00 500 njn︺Q自11 氟令娜攘深仗典影令。的 图4 Ca仔SK见一A12(见系相图川 表1开发的高碱度中间包覆盖剂的主要理化指标 m(CaO)/ m(51姚)A12()3 二、、/% MgO 熔点/粘度(14()()C)/ C(Pa·、) 4.()~8.()3()~5()5.()~1().()<5.()120(〕~14帕().20一1.() 2结果与分析 2.1实验室试验情况 中间包覆盖剂的实验室试验是在10(j kg感 应炉上进行的。将新开发的高碱度中间包覆盖剂 和目前大生产使用的中间包覆盖剂进行对比,主 要考察覆盖剂对碱性炉衬、钢水中硫和夹杂物的 影响。表2所示为目前生产用的中间包覆盖剂的 主要理化指标。 ~甲 一叹D,- 一.DBI ‘DBZ v DB3 _, 幽. ,白 -. 豆皿 试样编号(按时间顺序1一4) ND一高碱度的:DB一低碱度的 图6中间包覆盖剂对钢中夹杂物的影响 表2对比试验用中间包覆盖剂的主要理化指标 m(Ca())/ m(Si(儿) 二、/% 熔点/ A12姚 <1().() MgOF 粘度(14()()C)/ Pa·s ().8~2.() <1 5.()()<5.()1 19()~135()〔).2()~1.() 图5为试验时加人覆盖剂后,钢水中硫含量 随时间变化的情况,图6为夹杂物随时间变化的 情况。由图5、图6可看出,高碱度的中间包覆盖 剂对抑制钢水回硫,防止覆盖剂污染钢液,提高钢 水的清洁度具有明显的影响。另外,10() kg感应 炉的试验还表明,高碱度的中间包覆盖剂对碱性 2.2现场工业试验情况 高碱度中间包覆盖剂的现场试验是在宝钢第 一连铸分厂进行的,共试验了3次。第一次试验 的钢种为AP钢,中间包连浇6炉,主要是考查覆 盖剂对中间包内衬的侵蚀情况和其在中间包内的 熔化行为,如是否结壳,影响中间包测温、取样等 操作。第二次、第三次试验的钢种为IF钢,其中 第二次跟踪试验3炉,第三次跟踪试验4炉,每炉 钢水为3()0t。宝钢一连铸的中间包是两流的,每 次试验都以相互对比的方式进行,即在同一中间 包内的一流侧使用目前正常使用的中间包覆盖 剂,另一流侧使用新开发的高碱度中间包覆盖剂。 图7、图8为第二次和第三次跟踪试验时记 录的中间包钢水温度变化情况,图9为第三次跟 踪试验时中间包取样分析的钢中氧、硫含量变化 情况。由图7、8可知,新开发的高碱度中间包覆 炼钢 第21卷 盖剂保温效果略优于目前使用的中间包覆盖剂, 特别是在开浇和钢包更换初期。由图9可以看 出,就跟踪试验的炉次而言,同一炉钢水,使用高 碱度中间包覆盖剂一侧的钢水,其全氧含量都低 于使用低碱度中间包覆盖剂一侧的钢水。也就是 说提高中间包覆盖剂的碱度可有效减少覆盖剂本 身污染钢液,对提高钢水的清洁度大有益处。 管线钢等控制中间包覆盖剂本身硫、磷等杂质的 含量也是十分重要的。 甲压 甲▲ * 甲▲ ▲甲 么甲 1..‘1.. 0 8 DB〔0) l)B(SJ n CUO门八曰 一了5月啥q合门乙 。Olx\︵的︶白产︵O︶3书攀切尽于 1600 p 1580卜 履,56。卜.。’“一 委}.: 面‘540r 回r 于1520卜.ND·比 浇铸时间/h ND一高碱度的;DB一低碱度的 图9第三次跟踪试验的 中间包钢水氧、硫含量变化情况 1 500 100 200 300 400 500 600 700 800 浇铸的钢水量八 叛D一高碱度的;DB一低碱度的 图7第二次跟踪试验的中间包钢水温度变化情况 1 580 1 56。}.’·:’”’:.:. ;54。! 1520卜·切。DB 1 500 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 浇铸的钢水量八 现场三次试验中,中间包内衬并没有受到新 开发的中间包覆盖剂的影响,其它耐材制品如长 水口等也未受到侵蚀。 2.3应用 开发的高碱度中间包覆盖剂经试验室100 kg感应炉试用和宝钢炼钢厂第一连铸分厂现场 试验后表明:提高中间包覆盖剂的碱度对提高钢 水的清洁度具有重要的意义,同时对中间包内衬 和其它耐材制品也没有影响。目前,开发的中间 包高碱度覆盖剂作为宝钢纯净钢项目联动试验专 用覆盖剂。图10为纯净钢联动试验时取中间包 样分析的氧、氮含量变化情况。由图10可知,采 用高碱度的中间包覆盖剂对提高铸坯的质量有明 显的意义。 尸\侧明书攀切旦于 入D一高碱度的;DB一低碱度的 on曰nU﹄U CU 只月及去心Jq一,土 图8第三次跟踪试验的中间包钢水温度变化情况 ?。工x\名3"︵0)3书塞切亘于 从图9硫含量的数据来看,浇铸初期使用高 碱度覆盖剂一侧的钢水硫含量高于使用低碱度覆 盖剂一侧的钢水,但随着时间的进行使用高碱度 覆盖剂一侧的钢水硫含量开始回落,并低于使用 低碱度覆盖剂一侧的钢水。高碱度中间包覆盖剂 脱硫、防止钢水回硫的作用开始显现。第三次试 验中,为什么浇铸初期高碱度的覆盖剂比低碱度 的更易使钢水回硫呢?事后分析表明这是由于高 碱度的中间包覆盖剂本身的硫含量(w[S」二 0.30%)高于低碱度覆盖剂本身硫含量(w[S〕< 0.10%)的缘故。因此,对于生产超低硫钢种,如 2 浇铸炉数/炉 图1{)联动试验时中间包取样分析 的氧、氮含量变化情况 (下转第52页) (上接第24页) 3结语 (l)高碱度的中间包覆盖剂对内衬及相关耐 材制品的影响很小,可减少因内衬或相关耐材制 品的熔损对钢液造成的污染; (2)高碱度的中间包覆盖剂的保温效果较 好,可有效防止钢水的二次氧化; (3)提高中间包覆盖剂的碱度,可有效减少 覆盖剂本身污染钢液,对提高钢水的清洁度大有 好处;也可抑制中间包内钢水的回硫。宝钢高碱度中间包覆盖剂的开发@陈荣欢$宝山钢铁股份有限公司技术中心!上海 201900 @王妍$宝山钢铁股份有限公司技术中

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