于华财
李淑清
（本溪钢铁集团公司）
数字电视伴侣摘
要
通过对钢包覆盖剂的试验与研究，结果表明：新型的绝热保温型的钢包覆盖剂，保温效果明显，对操作环境的污染也明显减轻，是一种理想的钢水保温剂。 关键词
铺展性
隔热保温
成渣性
保温效果
（ ）
， ，
联系人：李淑清，讲师，辽宁省（ ）本溪钢铁集团公司工学院
前言
合适的钢水温度是保证钢水顺利浇铸成合格
钢锭的必要条件。为了避免钢包内的钢水直接裸露在空气中，造成浇铸过程中的钢水温降过快，必须要在转炉出钢后向钢水表面加入一定量的钢水保温剂进行保温。
本钢炼钢厂从 年开始，针对传统的保温剂碳化稻壳使用中存在的铺展性较差，保温效果不稳定的问题对钢水新型保温剂进行了应用与研究，开发出了绝热保温型的钢包覆盖剂。新型钢包覆盖剂具有铺展性好、膨胀绝热保温的特点，保温效果明显优于碳化稻壳，在生产中取得了满意的效果，钢水降温值平均比碳化稻壳降低了
，
短锭和返炉废品减少了 炉，同时其成本较为低廉，对操作环境的污染也明显减轻，是一种较为理想的钢水保温剂。
新型钢包保温剂的开发 传统钢水保温剂存在的问题
镇静钢出现短锭和返炉废品的直接原因是浇铸后期钢水的温度突然出现明显的下降，浇铸速
度显著降低。问题是碳化稻壳的保温效果不好，原因主要有两方面：
（ ）碳化稻壳的铺展性差。碳化稻壳加入钢包后，往往出现堆状，不能迅速地铺展开，因此导致钢水表面经常有局部裸露在空气中，提高了热传导速度，使碳化稻壳的保温作用未能得到很好的发挥。
（ ）隔热保温作用不理想。碳化稻壳是将稻壳碳化后作为发热剂，但由于其发热值相对较低，化学反应作用的时间相对较短，而且碳化稻壳的覆盖层未能形成有效的隔热保温层，因此钢水热量的损失仍很大，浇铸至 后，可观察到钢水表面的覆盖层已基本发红，说明碳化稻壳已基本燃烧掉，此时其保温作用已不明显。这也就是浇铸后期钢水温度下降明显加快的根本原因。
新型钢包覆盖剂的开发
覆盖剂理化性能的研究
针对碳化稻壳性能上存在的主要缺陷我们对新型钢包覆盖剂进行了深入细致的研究，力图通过改进覆盖剂使用的材料和优化成分的设计来提高覆盖剂的保温性能，为此确定了以下两种方案，见表 。
·
· 年 月第 卷第 期
炼钢
表!钢包覆盖剂成分（!）设计方案
成分
配方一—
配方二—
在上述方案的成分设计上，我们重点考虑了以下几方面：
（）提高覆盖剂的铺展性。方法是添加一定数量的膨胀蛭石和膨胀石墨，膨胀蛭石和膨胀石墨都具有较高的膨胀能力，能够使覆盖剂在投入钢包后迅速地铺展开，使覆盖剂有效地覆盖住钢水表面。同时
这种膨胀作用还能使钢水表面的渣层中形成一个隔离层，可有效地降低钢水向外的热传导速度，起到隔热保温的作用。
（）提高覆盖剂的发热值。方法是在覆盖剂配加适量的发热剂，利用发热剂的化学反应产生的热量来弥补钢包内钢水的热损失。在发热剂的选择上我们考虑了两种方案：一种方案是加入铝粉，另一种是采用焦炭粉和煤粉。
（）确保覆盖剂具有适宜的成渣性能。覆盖剂的成渣性能包括适宜的成渣速度和成渣温度。覆盖剂加入钢包后，较为理想的是形成三层结构：即原始层、烧结层、液态层。这就要求覆盖剂加入钢包后要具有一定的成渣速度，使部分渣料接触高温钢水后能够形成一定的熔渣层，在钢液表面扩散并覆盖住钢水表面。但成渣速度也不能过快，因为模铸的浇铸时间较长，浇铸一段时间后覆盖剂即已全熔，浇铸后期基本上起不到保温作用。
适宜的成渣温度主要取决于覆盖剂的熔点。覆盖剂熔点过高，则加入钢包后不易熔化，成渣后的粒度大，使覆盖剂不能很好地覆盖住钢水表面，对非金属夹杂物的捕集能力较差；熔点过低，则成渣速度过快，反应时间短，无法在钢液表面形成适宜的三层结构，起不到应有的保温作用。
要想控制好成渣速度和反应时间，氧化剂的选择也很重要，之所以选择氧化铁是因为在
渣系中，具有降低渣的熔点的作用，可以促进成渣。同时，反应较慢，可以控制发热剂的反应速度，延长反应时间，提高后期的保温效果。
性能检测及效果对比
测试结果见表。
表"钢包覆盖剂的测试结果
项目
熔点
熔速
（）
堆角
（）
喉管膨胀系
数倍
导热系数
·（··）
配方
一!
一体化橡胶道口板
配方
二!
根据两种方案的性能测试对比看，综合性能和价格两大重要因素，我们认为配方二更为经济合理，因此将配方二确定为钢包覆盖剂生产性试验的首选配方。
针对以往碳化稻壳使用上由于颗粒度过细而造成的扬尘严重的问题，我们在覆盖剂制作的工艺上又增加了一道工序，即将最终的产品制成的颗粒状，提高强度，使其不会因运输和搬运而变成粉状，从而减轻了扬尘现象，改善了工人的工作环境。
#生产性试验
试验条件
冶炼钢种：镇静钢
浇铸锭型：
钢包容积：
钢包材质：铝镁碳砖。
转炉出钢量：
试验内容
新型钢包覆盖剂的合适加入量。
新型钢包覆盖剂的保温效果。
检验覆盖剂吸附夹杂物的能力。
检查钢包浇铸后罐壁带渣情况。
钢包覆盖剂的加入方法
覆盖剂的加入方法基本上与碳化稻壳相同，即转炉出钢时要见渣抬炉，待钢水测温后向钢包中均匀地投入覆盖剂，如钢水温度高则应进行吹氩处理，然后再加入覆盖剂。
$试验结果及分析
钢包覆盖剂的保温效果
为了检验钢包覆盖剂的保温效果，我们将其与碳化稻进行了保温性能的对比测试，两种保温
·
·于华财等：钢包覆盖剂的应用与研究
剂的吨钢加入量均确定为，测试结果见表。
表!钢包覆盖剂保温效果
项目炉数出钢温度钢包温度镇静
后温度
降温速度
·
碳化
稻壳（平均）（平均）（平均）
钢包
覆盖剂（平均）（平均）（平均）
差值
从测试结果看，在加入量相同、钢包温度基本相同的情况下，钢包覆盖剂的降温速度比碳化稻壳降低了，保温效果明显提高。
钢包覆盖剂加入钢包后迅速地铺展开覆盖住钢水的表面，并很快地形成了三种不同的层次结构。覆盖剂的下层在钢水液面上（约
），靠钢液提供热量，渣中低熔点的组成在高温作用下熔化，并逐渐向四周扩散，在钢液面上形成了一定厚度的液渣覆盖层，即熔融层。同时，钢水中的夹杂物在镇静时不断上浮进入熔融层，被熔渣所捕集、融化，使熔融层逐渐增厚。
熔融层的形成使钢水的传热速度减慢，同时在热作用下，膨胀剂的膨胀作用更加明显，逐渐在熔融层的上面形成一个隔离层，该层温度约在
左右。部分高熔点的渣料尚未熔化，但在高温作用下，渣料之间互相烧结在一起，形成一个多孔的过渡烧结层，即熔化层。该层渣粘度较大，起到了骨架支撑作用。熔化层的形成使钢水向外的传热速度明显降低，正是由于融化隔带的形成，使覆盖剂的保温效果明显提高。
熔化层的上面由于温度较低，覆盖剂的成分和状态基本未发生变化，即原始层。
随着浇铸时间的推移，覆盖剂中的发热物质逐渐开始反应，并放出热量，熔融层不断增加，原始层逐渐缩小。但是由于发热物质与进行反应，反应的速度较慢，反应持续的时间较长，而且熔化隔离层在相当长的时间里比较稳定，使导热系数仍保持相对较低的数值。至最初的原始层基本熔化掉（覆盖剂表面出现发红现象）大约需要左右，因此覆盖剂起保温作用的时间明显比碳化稻壳延长。
钢包覆盖剂适宜加入量的确定
为了确定覆盖剂适宜的加入量，我们对不同加入量的覆盖剂的保温效果进行了测试，结果见表。
表"钢包覆盖加入量与降温速率的关系吨钢覆盖剂加入量
平均降温速率·
由试验结果可以看出：随着覆盖剂加入量的增加，其保温效果也随之提高。根据生产的实际要求，我们认为钢包覆盖剂的吨钢加入量确定为
比较合适，既能满足工艺要求，又经济合理。
钢包覆盖剂的还原保护作用
因为钢包覆盖剂的铺展性好，使外界空气与钢液表面基本上隔离开。液态的熔渣层是酸性渣，它的透气性很小，使空气，特别是氧气很难通过石墨渣保护层。同时上部的原始层、过渡层和炭粉层都含有一定量的炭素，高温下的炭素很活泼，极易与氧按下列反应方程式进行反应：固
电伴热带温控｛｝
固
｛｝
｛｝
反应的结果将氧气消耗掉，使氧气不能到达钢水表面，从而起到保护作用。同时钢中易氧化元素被氧化后，由于熔渣层上部有炭粉层，这些氧化产物进入表面熔渣后，按下式与碳粉层进行反应，将铁还原：
（）固［］
［］固［］
由此可见，钢包覆盖剂确有防止钢水表面发生二次氧化的作用。
覆盖剂对钢水成分的影响
为了检验覆盖剂对钢水质量的影响，我们对覆盖剂加入钢水前后的化学成分取组式样进行了检验，结果见表。
由检验结果可以看出，覆盖剂由于含有一定量的石墨碳，因此加入到钢水表面使钢水略微增碳，高温下炭素的还原作用使钢水中的锰含量也有所增加，而磷、硫含量则由于覆盖剂的净化作用
·
·
年第期炼钢
表!钢包覆盖剂对钢水成分（!）的影响化学成分
加覆盖剂前
加覆盖剂后
差值
而有一定程度的降低。因此覆盖剂对钢水的化学成分基本上无负面影响。
覆盖剂吸附钢中夹杂物的情况
将覆盖剂使用前后的化学成分进行检验对比（结果见表），我们发现使用钢包覆盖剂能净化钢水，吸附钢中的夹杂物，提高钢水的内在质量。
t型槽螺母表"钢包覆盖剂吸附钢液中夹杂物情况（!）化学成分
覆盖剂原成分—
浇铸后渣成分
差值
浇铸后钢包内残渣挂壁情况
以往使用碳化稻壳做保温剂时，浇铸结束后钢包内的残渣粘钢包壁的现象比较严重，翻渣比较困难，特别是包沿挂渣不易清理。采用钢包覆盖剂后，这种情况得到了明显的改善，这是因为覆盖剂能改变钢包内残渣的性能。覆盖剂为酸性，其使用前的碱度约为，而钢包内的残渣为碱性，碱度约为。我们对浇铸结束后钢包内的残渣进行检验，碱度约为，这说明覆盖剂能与炉渣发生化学反应，改变炉渣的性能，使炉渣变脆，有利于钢包翻渣，钢包的清洁程度明显提高，同时也有利于包龄的提高。
使用钢包覆盖剂废品产生情况
使用钢包覆盖剂后，通过炉的对比生产试验，废品产生情况见表。
由表可以看出，由于钢包覆盖剂明显提高了保温性能，因此其浇铸过程中产生的废品较使用碳化稻壳有了显著的降低，钢包覆盖剂的使用取得了满意的效果。
表#使用钢包覆盖剂前后废品对比情况类别
废品量·炉返炉废品
短锭罐底平均返炉量返炉率
钢包覆盖剂
碳化稻壳
差值
!结论
通过上百炉次的试验和研究，钢包覆盖剂在我厂生产上的应用取得了成功，新型钢包覆盖剂是一种较为理想的新型保温剂，其理化指标及性能均明显优于碳化稻壳，能够完全满足我厂镇静钢冶炼的需要。
（）钢包覆盖剂的铺展性较好，能够较好的覆盖住钢水表面，避免钢水表面发生二次氧化，保证浇铸的顺利进行。
（）钢包覆盖剂能够捕集吸附钢水中的夹杂物，净化钢水，提高钢锭的内在质量。
（）钢包覆盖剂能够改善钢包中残渣的理化性能，有利于钢包翻渣，提高钢包的纯净度和钢包的使用寿命。
（）钢包覆盖剂的保温效果明显优于碳化稻壳，其温降速率比碳化稻壳低。应用钢包覆盖剂后，浇铸过程废品降低炉，返炉率降低了，年创经济效益达万元。
（收稿日期：）
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