高拉速薄板坯保护渣剪切变稀行为和表面性质

马少晨; 袁志鹏; 张彩军

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00082

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

高拉速薄板坯保护渣剪切变稀行为和表面性质

冶炼与凝固 | 更新时间：2025-05-09

- 高拉速薄板坯保护渣剪切变稀行为和表面性质
- Shear Thinning Behavior and Surface Properties of Mold Flux for Thin Thickness Slabs at High-casting Speed
- 特殊钢 2024年45卷第5期页码：76-84
- 作者机构：
  
  1.华北理工大学冶金与能源学院，唐山 063210
  2.河北省高品质钢连铸工程技术研究中心，唐山063000
- 作者简介：
  
  马少晨（1997—），男，硕士； E-mail : 15833476150@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(52174313);河北省高等学校科学技术研究项目(BJK2024057);唐山市市级科技计划项目(22130229H)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2024-00082
  中图分类号： TF777.1
- 收稿：2024-04-08，
  
  纸质出版：2024-09-30
- 稿件说明：
移动端阅览
马少晨,袁志鹏,张彩军.高拉速薄板坯保护渣剪切变稀行为和表面性质[J].特殊钢,2024,45(05):76-84.

Ma Shaochen,Yuan Zhipeng,Zhang Caijun.Shear Thinning Behavior and Surface Properties of Mold Flux for Thin Thickness Slabs at High-casting Speed[J].Special Steel,2024,45(05):76-84.
马少晨,袁志鹏,张彩军.高拉速薄板坯保护渣剪切变稀行为和表面性质[J].特殊钢,2024,45(05):76-84. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00082.

Ma Shaochen,Yuan Zhipeng,Zhang Caijun.Shear Thinning Behavior and Surface Properties of Mold Flux for Thin Thickness Slabs at High-casting Speed[J].Special Steel,2024,45(05):76-84. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00082.

摘要

以某钢厂高拉速薄板坯连铸工艺为研究对象，工艺参数拉速为5.5 m/min、浇注温度1 544 ℃、结晶器水压15.6 Pa、冷却水温度39.1 ℃以及结晶器倒锥度7.5 mm等。现场连铸生产过程中发现，拉速提高后卷渣风险加剧和铸坯黏结报警频发，传统保护渣和仅具有剪切变稀性质的非牛顿流体保护渣均不能有效解决这些问题。以现场用中碳钢保护渣为原始保护渣，加入氧化镁和碳化硅等添加剂，制备出一种既具有较强剪切变稀特性又具有较高表面张力的新型保护渣。采用旋转圆筒法等方法对保护渣的剪切变稀性质、表面性质和微观结构进行检测和研究。结果表明，随着碳化硅含量的增加，保护渣的剪切变稀性质、接触角、表面张力和界面张力均呈现先增大后减小的趋势，碳氧键和碳硅键的含量升高，分子聚合度增大。当碳化硅含量为0.98%时，剪切变稀性质最强，接触角、表面张力和界面张力最大。这可以满足在不同剪切速率下对保护渣黏度的要求，从而有效降低卷渣风险，同时抑制黏结漏钢事故的发生。

Abstract

In this paper， a steel plant with high pulling speed thin thickness slab continuous casting process as the object is studied， the specific process parameters of the pulling speed of 5.5 m/min， pouring temperature of 1 544 ℃， crystallizer water pressure of 15.6 Pa， the cooling water temperature of 39.1 ℃， and the inverted taper of the crystallizer 7.5 mm and so on.In the process of on-site continuous casting， it was found that the risk of slag rolling increased and the casting bond alarm occurred frequently， the conventional slags and non-Newtonian fluid mold flux with only shear-thinning properties could not effectively in solving these problems .With the mold flux of medium carbon steel on-site as the original mold flux ， combined with additives such as MgO and SiC ， a new type of protective slag with strong shear-thinning properties and high surface tension is prepared. The shear thinning properties， surface properties and microstructure of mold flux were detected and studied by rotating cylinder method and other methods. The results show that with the increase of SiC content， the shear thinning property， contact angle， surface tension and interface tension of the mold flux all show the trend of increasing first and then decreasing， the content of C-O bond and C-Si bond increases， and the degree of molecular polymerization increases . When the SiC content is 0.98%， the shear thinning property is the strongest， and the contact angle， surface tension and interfacial tension are the largest. This enables the mold flux to meet the viscosity requirements at different shear rates， thus effectively suppressing the crystallizer slag rolling behavior and reducing the risk of bond leakage.

关键词

Keywords

references

张剑君，毛新平，王春峰，等 . 薄板坯连铸连轧炼钢高效生产技术进步与展望［J］. 钢铁， 2019 ， 54 （ 5 ）： 1 - 8 .

朱立光，袁志鹏，肖鹏程，等 . 高拉速薄板坯连铸中碳钢保护渣开发与应用［J］. 连铸， 2020 ， 45 （ 1 ）： 51 - 55 .

Li L P ， Wang X H ， Deng X X ， et al . Application of high speed continuous casting on low carbon conventional slab in SGJT ［J］. Steel Research International ， 2014 ， 85 （ 11 ）： 1490 - 1500 .

Li L P ， Wang X H ， Deng X X ， et al . Process and quality control during high speed casting of low carbon conventional slab ［J］. Journal of Iron and Steel Research International ， 2015 ， 22 （ 1 ）： 1 - 9 .

Wolf M . Strand Surface Quality and the Peritectic Reaction A Look into the Basic ［C］. Steelmaking Conference Proceedings.IS S， Warrendale， PA ， 1998 ： 53 - 62 .

忽金钊 . 保护渣添加剂组成对M2高速钢模铸锭表面质量的影响［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 3 ）： 59 - 63 .

邸天成，王杏娟，刘增勋，等 . 430不锈钢用连铸保护渣渣圈形成长大机理分析和控制措施［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 5 ）： 63 - 67 .

Xu Y ， Yuan Z P ， Zhu L G ， et al . Shear-thinning behavior of the CaO–SiO 2 –CaF 2 –Si 3 N 4 system mold flux and its practical application ［J］. International Journal of Minerals， Metallurgy， and Materials ， 2017 ， 24 （ 10 ）： 1096 - 1103 .

Zhu L G ， Yuan Z P ， Xu Y ， et al . Role of B 2 O 3 on structure and shear-thinning property in CaO–SiO 2 –Na 2 O-based mold fluxes ［J］. High Temperature Materials and Processes ， 2019 ， 38 （ 2019 ）： 750 - 759 .

朱立光，袁志鹏，肖鹏程，等 . 低碳钢薄板坯高速连铸保护渣研究与优化［J］. 钢铁， 2020 ， 55 （ 11 ）： 65 - 73+102 .

朱广宇 . 高锰高铝钢保护渣非牛顿流体性质研究［D］. 重庆：重庆大学， 2018 .

Yuan Z P ， Zhu L G ， Xu Y . Effect of Al 2 O 3 on shear-thinning property of mould flux for high-speed thin slab continuous casting and its study on the mechanism ［J］. Ironmaking & Steelmaking ， 2022 ， 49 （ 1 ）： 49 - 59 .

赵春宝，陈永艳，徐金岩，等 . 利用高黏度保护渣解决低碳钢铸坯表面夹渣缺陷［J］. 宽厚板， 2018 ， 24 （ 2 ）： 11 - 14 .

程红艳，王　雨，李丹科，等 . 连铸保护渣组分对熔渣表面张力的影响［J］. 连铸， 2008 ， 33 （ 4 ）： 42 - 44 .

曾建华，马晓涛，吴国荣，等 . 低碳铝镇静钢冷轧起皮缺陷成因与保护渣优化［J］. 炼钢， 2017 ， 33 （ 3 ）： 68 - 73 .

袁志鹏 . 非牛顿流体连铸结晶器保护渣的研究［D］. 唐山：华北理工大学， 2017 .

谈慕华，黄蕴元 . 表面物理化学［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 1985 ： 98 - 99 .

Jeong Y C ， Shin S H ， Baek J Y ， et al . Influence of silicon carbide on shear-thinning behavior of CaO-SiO 2 -CaF 2 -based mold fluxes ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2021 ， 52 （ 4 ）： 2048 - 2055 .

Shin S H ， Cho J W ， Kim S H . Controlling the shear thinning property of calcium silicate melts by addition of Si 3 N 4 ［J］. Journal of Non-Crystalline Solids ， 2015 ， 423-424 ： 45 - 49 .

Swenson J ， Börjesson L ， McGreevy R L ， et al . Structure and conductivity of fast ion-conducting borate glasses ［J］. Physica B： Condensed Matter ， 1997 ， 234-236 ： 386 - 387 .

Sun Y Q ， Chen M ， Zhao B . Modification of the microstructures of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO slags using various minor elements ［J］. Journal of Non-Crystalline Solids ， 2019 ， 515 ： 50 - 57 .

Park J H . Effect of silicate structure on thermodynamic properties of calcium silicate melts： Quantitative analysis of Raman spectra ［J］. Metals and Materials International ， 2013 ， 19 （ 3 ）： 577 - 584 .

Gao J X ， Wen G H ， Huang T ， et al . Effects of the composition on the structure and viscosity of the CaO–SiO 2 -based mold flux ［J］. Journal of Non-Crystalline Solids ， 2016 ， 435 ： 33 - 39 .

Zheng K ， Zhang Z T ， Liu L L ， et al . Investigatio n of the viscosity and structural properties of CaO-SiO 2 -TiO 2 slags ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2014 ， 45 （ 4 ）： 1389 - 1397 .

Wei P F ， Zhou H Q ， Zhu H K ， et al . Microstructure and microwave dielectric properties of CaO-B 2 O 3 -SiO 2 glass ceramics with various B 2 O 3 contents ［J］. Journal of Central South University ， 2011 ， 18 （ 5 ）： 1359 - 1364 .

Ardelean I ， Cora S ， Rusu D . EPR and FT-IR spectroscopic studies of Bi 2 O 3 –B 2 O 3 –CuO glasses ［J］. Physica B： Condensed Matter ， 2008 ， 403 （ 19-20 ）： 3682 - 3685 .

Doweidar H ， El-Damrawi G ， Abdelghany M . Structure and properties of CaF 2 –B 2 O 3 glasses ［J］. Journal of Materials Science ， 2012 ， 47 （ 9 ）： 4028 - 4035 .

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

Cr13型马氏体不锈钢方坯连铸保护渣的开发

结晶器保护渣吸收TiO₂夹杂物的动力学研究

430不锈钢用连铸保护渣渣圈形成长大机理分析和控制措施

汽车前轴用贝氏体非调质钢25MnCrVS的热压缩变形行为