板坯連鑄雙相不銹鋼結(jié)晶器保護(hù)渣應(yīng)用研究

翟華平

（江蘇星火特鋼有限公司，江蘇 泰州，225721）

摘  要：針對雙相不銹鋼連鑄生產(chǎn)設(shè)備及工藝，研制開發(fā)了雙相不銹鋼板坯連鑄結(jié)晶器用保護(hù)渣。通過在某廠現(xiàn)場試驗(yàn)證明，其保護(hù)渣具有較好的性能穩(wěn)定性，噸鋼渣耗量在0.27-0.39kg/t，連鑄坯邊部凹陷率降低了13.0-16.5%，表面縱裂紋、振痕和夾渣等明顯降低，可滿足雙相不銹鋼連鑄生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼；保護(hù)渣；連鑄；結(jié)晶器

1 引言

雙相不銹鋼指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，具有良好的耐腐蝕和焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于能源、石油、化工、造紙和橋梁等領(lǐng)域[1-3]。

雙相不銹鋼市場潛力巨大，但其在連鑄生產(chǎn)過程易產(chǎn)生皮下氣泡、表面裂紋、中心疏松和縮孔等缺陷，惡化連鑄坯表面質(zhì)量，導(dǎo)致熱加工性能較差，嚴(yán)重制約雙相不銹鋼的生產(chǎn)[4]。因此，在連鑄過程中需要保護(hù)渣的導(dǎo)熱系數(shù)小、穩(wěn)定性和保溫性好，以此來提高雙相不銹鋼連鑄坯的表面質(zhì)量。

2 雙相不銹鋼連鑄時(shí)保護(hù)渣存在的問題

雙相不銹鋼中Cr2O3夾雜進(jìn)入保護(hù)渣易引起硬化現(xiàn)象，夾雜物鉻酸鐵(FeO·Cr2O3)在Cr 較高時(shí)比較穩(wěn)定，且常與TiN 等夾雜伴生，呈條帶狀分布或網(wǎng)絡(luò)狀分布，變形程度差，壓力加工時(shí)極易脆斷[5]。

由于渣中Al元素的存在，連鑄保護(hù)渣在吸收夾雜物過程中，渣中Al2O3的增加速度快，易形成鋁酸三鈣 (3CaO·Al2O3)。當(dāng)鋁酸三鈣達(dá)到一定濃度后，熔渣的黏度變大，導(dǎo)致鋼渣界面的反應(yīng)條件惡化，保護(hù)渣的吸收夾雜效果變差。相對而言，保護(hù)渣堿度越高，熔渣吸收夾雜物的能力就越強(qiáng)，但隨堿度的變大，熔渣表面張力增大，潤濕性減小，對渣膜的形成和潤滑性能帶來了不利影響[6]。本試驗(yàn)用雙相不銹鋼化學(xué)成分見表1。

表1試驗(yàn)雙相不銹鋼的化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)  

Table 1  Composition analysis of duplex stainless steels (mass fraction,%)

3 保護(hù)渣主要成分及性能選擇

保護(hù)渣基料采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，此渣系適應(yīng)性比較強(qiáng)，吸附夾雜后仍有穩(wěn)定的物化性能。在基料基礎(chǔ)上加入適量助熔劑對其熔化溫度和粘度等性能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，為使雙相不銹鋼保護(hù)渣具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，選取不同含量的MgO、MnO、Na2O、Li2O和 CaF2等熔劑，多種熔劑相混合，保證保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)吸附夾雜物之后有相當(dāng)?shù)姆�(wěn)定性。此外，為防止雙相不銹鋼保護(hù)渣對鑄坯造成增碳，保護(hù)渣固定碳含量控制在2.0 %以下，同時(shí)在渣中摻入少量非碳質(zhì)材料來代替部分碳質(zhì)材料。保護(hù)渣具體化學(xué)成分見表2所示。

表2雙相不銹鋼保護(hù)渣的化學(xué)成分 (%)  

Table 2  Chemical composition of duplex stainless steel mould powder(%)

雙相不銹鋼結(jié)晶器保護(hù)渣主要用于斷面尺寸為(180-240)mm × (1200-1600)mm 的雙相不銹鋼板坯生產(chǎn)，鑄機(jī)為直弧形，結(jié)晶器長度900mm，鑄坯拉速為1.0-1.2m/min，中間包鋼水溫度1500-1 560℃。結(jié)晶器保護(hù)渣的性能必須與連鑄工藝及生產(chǎn)的鋼種及其規(guī)格相適應(yīng)，否則，不僅會(huì)導(dǎo)致連鑄工藝難以順行，還會(huì)使連鑄坯表面產(chǎn)生大量缺陷。

4 保護(hù)渣物理性能

表3雙相不銹鋼保護(hù)渣的物理性能 (%)  

Table 3  Properties of duplex stainless steel mould powder(%)

開發(fā)的雙相不銹鋼連鑄用保護(hù)渣五個(gè)渣號的化學(xué)成分和物理性能見表3。由表看出，五個(gè)渣號的保護(hù)渣堿度范圍在1.1-1.2之間，粘度0.14-0.19Pa·s，熔點(diǎn)保持在1080-1100℃，試驗(yàn)表明，熔渣具有較好的穩(wěn)定性。

5 保護(hù)渣現(xiàn)場使用效果

表4 保護(hù)渣在連鑄使用前后測定的統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)

Table 4  Experiment data collected in average of mould power before and after usage

研制開發(fā)的板坯連鑄雙相不銹鋼結(jié)晶器保護(hù)渣在斷面尺寸為200 mm ×1300 mm的不銹鋼連鑄機(jī)上進(jìn)行了多爐生產(chǎn)試驗(yàn)，鋼種為2205及2304雙相不銹鋼，拉速為1.0-1.1 m/min。保護(hù)渣使用前后連鑄坯夾渣及橫縱裂紋等情況對比見表4。

試驗(yàn)過程中，連鑄坯液渣層厚度適中，均保持在9-12mm，噸鋼渣耗量在0.27-0.39kg/t，連鑄坯邊部凹陷率降低了13.0-16.5%，表面縱裂紋、振痕和夾渣等明顯降低，鑄坯修磨率大大降低，達(dá)到了確保鋼廠連鑄工藝順行和提高鑄坯質(zhì)量的目的。

6 結(jié)論

針對雙相不銹鋼連鑄生產(chǎn)設(shè)備及工藝，研制開發(fā)了雙相不銹鋼板坯連鑄結(jié)晶器用保護(hù)渣，通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，其保護(hù)渣具有較好的性能穩(wěn)定性，噸鋼渣耗量在0.27-0.39kg/t，連鑄坯邊部凹陷率降低了13.0-16.5%，表面縱裂紋、振痕和夾渣等明顯降低，可滿足2205及2304雙相不銹鋼連鑄生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] Claudio Gennari, Luca Pezzato, Enrico Piva, etal. Influence of small amount and different morphology of secondary phases on impact toughness of UNS S32205 Duplex Stainless Steel[J]．Materials Science & Engineering A, 729 (2018) : 149-156.

[2] 王東，張東銘，史曉東，等.雙相不銹鋼在海水淡化中的應(yīng)用研究[J].冶金動(dòng)力，2018，( 2)：56-59．

[3] 李飛飛.太鋼自主研發(fā)的雙相不銹鋼鋼筋應(yīng)用于港珠澳大橋[J].支部建設(shè)（中旬刊），2018年11月：40.

[4] 王建新，陳興潤，潘吉祥．2205雙相不銹鋼板坯高溫?zé)崴苄匝芯縖J].熱加工工藝，2013，42( 3)：13-16．

[5] 甘志強(qiáng).不銹鋼夾雜物的成因及降低其含量的途徑[ J].江西冶金，1998，18(1)：9-12 .

[6] 張麗，朱祖民. 奧氏體不銹鋼保護(hù)渣的研制[J].鋼鐵研究，2009，37(2)：57-60.