高铝钢用中间包覆盖剂的研究

【摘要】： 高铝钢中铝含量高且为极活泼元素,连铸生产中若中间包覆盖剂的成分性能控制不当,容易发生4[Al]+3(SiO_2)=3[Si]+2(Al_2O_3)的钢渣反应,降低产品质量。为解决该问题,针对高铝钢的性能和浇注特点,在调研国内外覆盖剂技术状况基础上,对高铝钢用中间包覆盖剂进行了系统的实验室理论研究和工业试验,得到以下主要结果。 1.基于高铝钢对覆盖剂的物化性能的要求,通过热力学计算,结合CaO-Al_2O_3-SiO_2相图,设计采用CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-CaF_2-Na_2O渣系;同时为防止反应4[Al]+3(SiO_2)=3[Si]+2(Al_2O_3)的进行,要求控制覆盖渣中SiO_2百分含量小于5%。 2.在设计渣系范围内,利用二次正交回归设计,设计27组实验渣系,对其熔点和粘度进行了测量,并对实验数据进行了处理,分析了覆盖剂单组份和双组份对熔点、粘度的影响趋势及其原因; 3.通过物料平衡,计算分析了由中包钢水上浮至覆盖剂中的Al_2O_3最高含量,在实验室情况下,通过外加3%、6%、10%的Al_2O_3考察了设计渣系吸收夹杂性能,并在此基础上,初步确定了适宜高铝钢浇注的覆盖剂成分范围:CaO/Al_2O_3=1.0~1.3 , CaO(%)=4.0~4.6 , Al_2O_3(%)=35.0-40.0 , SiO_2(%)≤5.0 ,MgO(%)=3.0-6.0,CaF_2(%)=4.0-6.0,Na_2O(%)=2.5-5.0,熔点=1310~1380℃,1500℃时粘度=1.5~5.5dPa·S。 4.通过Al_2O_3圆柱体试样在渣中旋转实验,研究了Al_2O_3在渣中溶解动力学,实验表明,当CaO/Al_2O_3=1.1~1.3,SiO_2(%)≤5.0,MgO(%)=5.0-6.0,CaF_2(%)=4.0-6.0,Na_2O(%)=4.0-5.0时,固态Al_2O_3圆柱体在液渣中溶解具有较大的速度。 5.通过MgO圆柱体在熔渣中溶解实验,研究了覆盖剂组成对MgO的浸蚀程度,在本论文实验条件下,当CaO/Al_2O_3=1.1、SiO_2=5%、MgO=6%、Na_2O=CaF_2=4%时,覆盖剂对氧化镁试样的浸蚀速度较小。 6.通过理论分析和试验研究,最终确定适宜高铝钢用中间包覆盖剂成分范围和理化性能为:CaO/Al_2O_3=1.1~1.2、SiO_2(%)≤5、MgO(%)=5~6、CaF_2(%)=5~6、Na_2O(%)=4~5,熔点=1310~1380℃,1500℃时粘度=1.5~5.5dPa·S 7.工业试验表明,本文确定的适宜高铝钢用覆盖剂成分范围和理化性能可以有效防止中包钢水的二次氧化,且覆盖剂本身不会对钢水造成污染。