唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣开发
Ken Park车东日
（英图卡斯（天津）新材料有限公司天津）
摘要：介绍了唐钢FTSC薄板连铸中碳钢保护渣的开发过程，通过保护渣的合理改善，解决了铸坯表面裂纹，提高铸坯质量。
关键词：中碳钢；高碱度保护渣
1开发背景：
唐钢FTSC，于2013年投产，连铸机设计厂家为Danieli，薄板连铸生产过程中,中碳钢易出现粘结漏钢和纵向裂纹，因此选用适合的保护渣改善润滑性能和传热尤为关键。
唐钢FTSC薄板连铸机参数
工厂名称
设备设计单位
机型
铸坯断面
钢种
拉速
唐钢一钢轧
Danieli
直弧型
65-72×1200-1600
低碳，中碳，高碳
4-6m/min
2 中碳钢保护渣开发
表1 钢种成分
典型钢种
C%
Mn%
Si%
Al%
SS400
0.18-0.20
0.20-0.30
0.05-0.08
0.015-0.030
起初我们推荐使用一种常规FTSC薄板保护渣，此保护渣目前适用于印度一家由Danieli设计的FTSC铸机。
表2 1号渣理化指标
类型
粘度(Poise)
结晶温度/°C
碱度/CaO/SiO2
熔点/°C
1号
0.69
1172
1.13
1090
1号渣使用效果上来看，全程无漏钢报警，但拉速超过4m/min后，铸坯表面有细微纵向裂纹。
图11号保护渣在4.5m/min 表面裂纹
由此判断唐钢FTSC结晶器冷却强度要高于以往我们接触的FTSC连铸机，因此1号保护渣并不适用与该工况。
通过实验得出，拉速大于4.5m/min时，1号保护渣控制裂纹的程度减弱，结晶器热流高于2200Kw/m2,时控制裂纹能力较差。
通过第一次试验总结，控制裂纹的有效途径是控制结晶器传热，以唐钢FTSC的经验判断，宽面铜板热流不高于2200Kw/M2为理想值。
通过保护渣控制传热，可以采用高碱度，高结晶温度，提高晶体表面粗糙度，增加热阻连铸保护渣，降低热流。
碱度1.1-1.3 时渣膜的状态 碱度 1.5-1.8 时渣膜的状态
图2 此图为不同碱度下保护渣渣膜的状态首码项目，从图中可以看出碱度在1.1-1.3范围时，尚可发现渣膜中有液态部分，当碱度达到1.5-1.8时，渣膜状态基本为晶体。
图3 保护渣碱度与结晶温度的关系
2次试验决定增加碱度，设定值初步定在1.27左右，开发2号保护渣如下：
表3 2号渣理化指标
类型
粘度(Poise)
结晶温度/°C
碱度/CaO/SiO2
熔点/°C
2号
0.35
1219
1.27
1120
2号保护渣使用中性能比较平稳连铸保护渣，拉速4.5m/min 时，热流约为2320，经检测发现铸坯表面出现少量裂纹，比第一次有所改善。
这次试验结果说明，增加保护渣碱度，可以减少裂纹的发生几率。
再次提高保护渣碱度，设定在1.7左右。
根据1.7的碱度为目标，开发3号保护渣，具体指标如下：
表4 3号渣理化指标
类型
粘度(Poise)
结晶温度/°C
碱度/CaO/SiO2
熔点/°C
3号
0.20
1295
1.74
1091
通过保护渣的调整，碱度由2号渣的1.35提高到1.74，结晶温度也提高1275
这次试验过程中热流值下降比较明显，拉速4.5m/min 时，热流值在 2100左，裂纹发生率低，但浇注过程中发现渣条比较多，而且漏钢报警比较频繁。
通过这次试验得出，高碱度高结晶温度保护渣在降低结晶器热流上效果明显，可以有效控制裂纹，但易形成渣条，不利于结晶器内的润滑。
图4 从结晶器中捞出的渣条
3从以上问题点出发，我们进行了第四次改良：
设计思路：
1）降低碱度：从1.74到1.50，适当增加玻璃态渣膜的厚度，提高润滑性能。
2）原料配方：提高预熔料比率，增加预熔原料种类
3）预熔料的使用会提高保护渣在使用过程中的稳定性，提高润滑性能，降低漏钢风险。
4）保护渣配碳：提高超细颗粒炭黑的使用比例，适当增加炭黑可以有效减少渣条的形成。
通过以上设计思路开发保护渣4号，具体指标如下：
表5 4号渣理化指标
类型
粘度(Poise)
结晶温度
/°C
碱度
/CaO/SiO2
熔点/°C
4号
0.25
1275
1.50
1110
4号渣碱度略低于3号渣，从1.74降到1.50，结晶温度降低25°C，熔点基本不变。
4号渣的使用过程中性能表现平稳，拉速4.5m/min 时，结晶器热流控制在2200左右，无漏钢报警，渣条非常少。
通过一段时间的统计，裂纹发生率非常低，润滑情况良好，无漏钢报警。
至此，唐钢FTSC薄板连铸机中碳钢保护渣开发，告一段落。
图 5 1-4号渣使用中 铜板宽面热流图
经试验总结，唐钢FTSC宽面铜板的的理想热流值为2100—2200kw/M2. 拉速4.5m/min.
四种保护渣碱度别结晶温度
图6四种保护渣每炉钢平均捞渣次数
图7 混合型保护渣和预熔型保护渣的渣膜厚度对比
4结论：
FTSC薄板连铸机中碳钢生产过程中，使用高碱度保护渣可以有效的控制热流，降低裂纹发生几率，但碱度过高会影响保护渣润滑性能。
保护渣配方中提高预熔料的比例有利于提高保护渣的使用稳定性，提高润滑性能，减少漏钢风险。
保护渣中使用超细颗粒炭黑有利于减少渣条。
来源：2018全国连铸保护渣及铸坯质量控制学术研讨会论文集
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