高速连铸结晶器保护渣渣膜凝固结晶组织研究

　　随着钢铁工业技术的发展,高速连铸技术已被国内外钢铁企业普遍采用,其中结晶器保护渣对稳定高速连铸生产工艺,提高连铸坯质量和铸机生产率起着重要作用。高速连铸技术对结晶器保护渣提出了更严格的要求。

　　结晶器与连铸坯坯壳之间的缝隙内凝固渣膜结晶组织对结晶器与铸坯间的传热及润滑产生重要影响,进而影响铸坯质量。本文针对薄板坯高速连铸SS400钢种所用结晶器保护渣的凝固组织、结晶矿相及析晶率开展研究,分析了凝固渣膜组织对结晶器与铸坯间传热与润滑的影响。所研究试样取自生产现场的薄板坯连铸结晶器内壁。

　　1　实验条件

　　利用Quanta 400环境扫描电镜、PHILPS—PW1700型X射线衍射仪和Axiovert25型多功能光学显微镜等仪器设备,对薄板坯连铸SS400钢种的结晶器保护渣固态渣膜进行凝固组织分析,研究渣膜结构,结晶矿相及渣膜析晶率,分析固态渣膜在连铸过程中控制传热和润滑的机理。

　　1.1　浇注工艺参数和连铸保护渣性能

　　SS400薄板坯连铸的浇注工艺参数见表1;所用保护渣的成分及性能指标见表2。

　　1.2　固态渣膜试样的制备

　　光学显微镜用试样的制备:将固态渣膜断口磨平,放入镶样机中,磨光面向下,盖上镶样剂,轻微加压,150℃保温15 min,取出后冷却,制成高1.5 cm、直径1.5 cm左右的圆柱体。然后将镶好的试样再次磨光、抛光,最后用4 %硝酸乙醇溶液腐蚀15 s左右,以备在光学显微镜下观察。

　　X射线衍射仪用试样的制备:将1片渣膜的玻璃质部分磨去,只保留晶体质渣膜,以检测分析晶体质渣膜中包含哪些矿物;再将另一片渣膜的晶体质部分磨去,只保留玻璃质渣膜,以检测玻璃质渣膜中是否含有某些矿物。分别将晶体质渣膜和玻璃质渣膜研磨成细粉,以备X射线衍射之用。

　　2　实验结果及分析

　　2.1　保护渣固态渣膜结构分析

　　2.1.1　固态渣膜厚度

　　观察取回的小片渣膜,厚度不一,大都在0.6～1.3 mm范围内。这是因为渣膜取自结晶器弯月面下距离不同的部位。P.O.Hooli研究认为[1],固态渣膜的特征取决于距弯月面的距离,在弯月面附近(在距弯月面10 cm内),固态渣膜很薄(小于0.1 mm),且元素分布比较均匀;越远离弯月面(距弯月面超过20 cm),固态渣膜越厚(达1.7 mm),且元素偏析越严重。距弯月面越远,固态渣膜越厚,热阻越大,热量散失越缓慢,这与R.B.Mahapatra等人的结论相一致,见图1[2],无论对于板坯结晶器的宽面,还是窄面,越远离结晶器顶部,热流量越小。固态渣膜变厚,是造成该现象的原因之一。因此,提高固态渣膜厚度,降低穿过结晶器壁的热流量,使坯壳缓慢冷却,可减少中碳钢连铸坯纵向裂纹的发生率。