16MnD-R钢板坯连铸保护渣性能研究

摘要

在低合金包晶钢浇注过程中铸坯表面裂纹一直都是各钢铁企业普遍存在的问题。传统包晶钢用保护渣的研究主要集中在包晶反应对铸坯质量的影响上，低合金钢连铸坯的凝固特性与保护渣物化性能有着密切关联，浇注低合金包晶钢时，传统包晶钢保护渣无法高效的发挥其冶金作用。通过分析低合金包晶钢的凝固特性，提出保护渣理化性能的优化方案，对改善铸坯质量，提高企业效益具有重要意义。本文以江西某钢铁公司炼钢厂16MnD-R连铸坯为研究对象，现场取样并在钢液成分及铸机参数正常的情况下，研究保护渣物化性能与铸坯质量的匹配问题。探讨保护渣成分、保护渣理化性能以及低合金包晶钢表面质量三者的关系。根据对保护渣理化性能的要求以及保护渣的配制原则，在该厂使用的保护渣原渣基础上对保护渣成分进行调节，并对保护渣理化性能优化方面进行研究。通过对目标钢种进行金相分析，得出铸坯凝固的各个阶段都有初生裂纹的产生。根据钢中合金元素的种类，分析主要脆性温度区间内钢的凝固特性以及诱发裂纹产生的机理得出低合金包晶钢产生表面初生裂纹的机理为：(1).1495℃~1394℃时包晶反应导致晶格剧烈收缩，应力集中时产生晶间裂纹；(2).TiC通过弥散强化提高铸坯强度，强度的提高对铸坯传热均匀性提出更高要求，当坯壳热流密度不均匀时，裂纹倾向性增加；(3).第三脆性温度区时TiN开始析出间接降低了铸坯的塑性，同时铸坯逐由奥氏体单相渐转变为铁素体、珠光体两相组织，由于强度相差过大，极易造成应力集中，产生裂纹。根据低合金包晶钢凝固特性及裂纹形成机理，分析该厂保护渣原渣存在的问题。提出在原保护渣理化性能的基础上提高碱度、熔点、粘度，降低结晶率的思路，并根据理保护渣成分与物化性能的关系，阶段性降低保护渣原渣中部分熔剂成分的含量。利用熔点熔速测量仪、旋转粘度仪、差示扫描量热仪对保护渣试样进行熔点、粘度、结晶性能的实验测定及分析，获得与理论要求更匹配的保护渣成分配比。最终确定在保护渣原渣基础上碱度由1.26提高至1.31、％Na2O降低1.31%、%F-降低1.75%、%MgO降低0.45%，使保护渣样的主要理化性能与理论要求更加匹配，一方面有效减弱第一脆性温度区间的晶间裂纹倾向性，另一方面改善第二脆性区的传热均匀性，为减少16MnD-R连铸坯表面裂纹的产生以及低合金包晶钢用保护渣的选用提供理论参考及实验依据。