第五章覆盖剂

主讲人：龚伟第五章覆盖剂钢铁冶金研究所炼钢生产中的覆盖剂一、铸钢冒口覆盖剂二、连铸中间包覆盖剂一、冒口覆盖剂铸造生产中为延长冒口内金属液的凝固时间覆盖在冒口金属液表面的覆盖材料叫覆盖剂。覆盖剂有两种：保温覆盖剂和发热覆盖剂。

定义保温覆盖剂为低导热材料构成，如膨胀珍珠岩、膨胀石墨等。发热覆盖剂除低导热材料外，加入一定比例的发热材料，在金属液的热作用下，氧化剂提供氧使还原剂氧化发热，延长冒口内金属液的凝固时间。在不同保温覆盖剂的情况下，口收缩成“碟形平底或半球形底，即，冒口缩口形状呈近似U形。明显延长冒口顶部结壳时间，使冒口中钢水长时间处在大气压力作用之下，大大提高了冒口的补缩效率，有利于铸件中的气体和夹杂物上浮，达到了净化钢水的目的，而获得健全的钢件，降低了废品率。特点酸化石墨：酸化石墨呈六角网状片，同时，随着受潮而氧化分解，尤其遇到高温时反应更为剧烈，体积迅速分层膨胀2～2.5倍，使覆盖剂具有良好的铺展性。而且受热时密度变的很小，导热性能差，浮在钢液上面能很好地形成一个绝热层，从而达到减少冒口顶部热损失的目的。粉煤灰：进一步增强覆盖剂的铺展性，接触钢液后,能迅速均匀地浮在上面，并在数秒种之内很快形成三个热反应层(液渣层、置换层、保温层)，液渣层的形成起两个作用：一是能使保温层以比较纯净的低导热物质存在；二是防止覆盖剂中含的碳渗入铸钢件中。因此，粉煤灰在覆盖剂中具有形成渣液、发热、保温三种功能。保温材料鳞片石墨：呈黑灰色鳞片状，是碳的同质变体，其最大特点是熔点高(3700±100)℃，它浮在液渣层上面，使之很少浸入铸钢件中。膨胀珍珠岩：是一种具有微孔结构的硅系颗粒材料。当其投入到高温环境中时，其中的玻璃质岩石中的水分变成高压蒸汽向外扩散，岩石迅速软化至粘稠状态，形成了既允许水汽胀大，又不允许大量逸出,能够充分膨胀的玻璃态。其作用主要是为了减轻容重，形成均匀分布的微气孔，降低了辐射热损和对流热损，以利于保温；同时,由于其耐火度低，在高温下呈玻璃相存在，会导致保温冒口套轻度烧结，有利于保温冒口套呈块状脱落。保温材料覆盖剂中的发热材料主要有铝粉和氧化铁粉等，在冒口中钢液的高温作用下，发热材料发生反应而放出大量的热量，使覆盖剂温度迅速升高，从而降低冒口表面钢液的热量损失，延缓冒口中钢液温度下降的时间。发热材料从反应热力学的角度来看，尽管覆盖剂中的发热材料在钢液的温度下能够发生铝热反应，但相对而言，覆盖剂中发热材料的含量要比保温材料的含量低的多。因此，从动力学方面考虑，覆盖剂中的发热材料的放热很难进行。为此，在覆盖剂中还添加了一种含氟的触发剂，以加快覆盖剂中放热反应的引燃时间，并保证反应顺利、完全进行。触发剂成分范围MgOSiO2Fe2O3Al2O3CaOC7~1020~243~520~305~1211~18中间包覆盖剂中间包覆盖剂随着时代的进步，人们对钢的性能要求越来越高、越来越细。相应的，对炼钢辅助材料的要求也日趋多样化、精细化。原本粗放型中间包覆盖剂也已经受到重视，新的覆盖剂不断从实验室走向连铸生产。中间包覆盖剂作用

绝热保温、防止钢液面结壳。覆盖剂有显著的绝热保温作用。覆盖剂覆盖在钢水表面，防止钢水裸露在空气中，使钢水温度迅速下降，造成钢水温度过低，液面结壳、水口冻结。未熔化的粉渣比熔渣起到更大的保温作用。隔绝空气、防止钢水二次氧化。覆盖剂加入后，形成透气性差的液渣层，将钢水与空气隔绝开，防止了钢水的二次氧化，减少了钢水的夹杂物。中间包覆盖剂作用吸收钢液面上的非金属夹杂物。覆盖剂在钢水表面形成一定厚度的熔渣层，可以吸附上浮到钢水表面的非金属夹杂物、耐火材料颗粒等浮游物，起到净化钢水的作用。而且中间包越大，钢水在其中停留的时间越长，覆盖剂吸收夹杂的作用越明显。普通中间包覆盖剂此类中包覆盖剂为酸性，主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO和C；其中w（SiO2）>40%，w（C）=15%~40%，w（CaO）/w（SiO2）<0.5。普通中间包覆盖剂特点以炭化稻壳为代表，此类中包覆盖剂保温效果特别好，因为其碱度低，熔渣导热系数小；碳含量高，使用时熔化速度低，粉渣保持时间长；体积密度极低，粉渣导热系数小。碱性中间包覆盖剂随着市场的发展,对钢质的要求越来越高,普通的酸性覆盖剂已不能满足生产高附加值钢材的需要。酸性覆盖剂的最大优点是保温效果好,最大缺点是不能净化钢水,甚至还可能污染钢水。对于铝镇静钢：使用酸性覆盖剂会发生如下反应:3(SiO2)+4[Al]=2(Al2O3)+3[Si]使用碱性覆盖剂会发生下列反应:Al2O3+CaO=CaO·Al2O3普通中间包覆盖剂特点炭化稻壳由于密度过低，使用时粉尘严重，现在使用较少。现在常用的是由酸性材料如石英、电厂灰，加入碳质材料配制而成。普通中包覆盖剂主要用于对钢中夹杂物要求不高的普通钢种。几种碱性中包覆盖剂的理化性能碱性覆盖剂的最大缺点是保温性差，其导热系数为酸性的2倍；其次是容易结壳。无碳中包覆盖剂硅钢、汽车板钢是高附加值的超低碳、高洁净度的钢，其C的质量分数在(2.0~4.0)×10-5之间，因此，对中包覆盖剂又提出一个要求：不能对钢水增碳。一般地，中包覆盖剂由基料和炭质材料组成。它在使用过程中显示出的性质和状态，如熔化速度、熔化均匀性、层状结构和传热保温等，都与碳质材料有关。中包覆盖剂中碳质材料作用控制覆盖剂的熔化速度；隔热保温作用；影响覆盖剂的铺展性能；减缓覆盖剂烧结、结壳。如果覆盖剂不含碳，最直接的问题就是覆盖剂粉末将快速熔化，保温层急剧减少，保温效果恶化。所以必须有