連鑄結晶器保護渣的熔化

1、連鑄結晶器保護渣的熔化連鑄結晶器保護渣的熔化吳杰李正邦林功文MeltingofMoldShieldingSlaginContinuousCastingWuJieLiZhengbangLinGongwen(CentralIronSteelResearchInstituteBeijing100081)1保護渣熔化過程和機理保護渣熔化過程和機理保護渣在鋼水面上形成了所謂粉渣層燒結層液渣層的三層結構。保護渣熔化過程為：(1)試樣中有機物氧化(脫

2、水和汽化)；(2)碳質料的燃燒損失，時間較長，說明了渣粒燒結和熔化過程的延緩程度，與渣內(nèi)所含碳粒類型和數(shù)量有關；(3)熔化突然加快，取決于基料化學成分、礦物性質和粒度；(4)熔融。連鑄保護渣隨溫度升高，其熔化過程如下：保護渣燒結層的形成機理為：首先是粉渣固相之間進行直接反應，而反應溫度遠低于反應物的熔點或它們的低共熔點。如果保護渣中存在著一些助熔劑，如堿金屬的碳酸鹽、氧化物、氟化物和玻璃質等，它們開始形成液相的溫度遠低于主要組成物質的低

3、共熔溫度，這些少量液相會在反應中起極大的作用。雖然液相不多，但對粉渣的固結起重要作用。液相將固體顆粒表面潤濕，靠表面張力作用使粉渣顆粒靠近、拉緊、并重新排列。除了溫度、壓力、加熱時間等因素外，凡是能促進外擴散及內(nèi)擴散進行的因素都能促進粉渣燒結。如保護渣的細粉碎、多晶轉變、脫水、分解等化學反應。固相化學反應的機理是離子在晶格中的擴散作用。這個作用對于一定的物質僅僅在一定的溫度水平下才有可能，CaOSiO2固相反應的開始溫度為500～700

4、℃［1］，但顯微觀察發(fā)現(xiàn)450～500℃一部分粒子已呈熔融狀態(tài)［2］，隨溫度上升這種熔融液渣增多并浸潤在基體粒子之間，不久基體粒子互相凝聚收縮。這與渣中添加的助熔劑有關。隨著溫度接近保護渣熔點，燒結相逐步熔成一個個小液珠(見圖1)，小液珠相互接觸就有可能集聚成大液珠。兩個小液珠合并成一個大連鑄保護渣由粉末狀態(tài)(或顆粒態(tài))變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，是在其中碳粒子的控制下完成的。由于碳和基料間界面張力大，熔渣吸附、浸潤和勻化含碳材料困難，對基料粒子的機

5、械分隔能力、對液渣流動和匯聚的阻滯作用都很強［4］，因此除了能大大地延緩渣粉中低熔點化合物的生成和聚合外，還將起阻礙熔渣液珠聚合及下沉、控制保護渣的熱傳遞和熔化速度的作用。附著在基料顆粒表面的碳粒隨著保護渣熔化逐漸被燒損，其燃燒反應簡圖見圖3。碳粒的氧化速度一是受初始氧化溫度的影響；二是受碳粒比表面積的影響；三是受碳粒結構的影響［4］。圖3碳顆粒燃燒反應簡圖Fig.3Schematicofcombustionreactionofgran

6、ularcarbon另外，有一現(xiàn)象很容易被多數(shù)研究人員忽視，那就是碳核的存在。由于保護渣基料大部分是離子結構，基料離子表面的離子鍵得不到滿足，呈現(xiàn)極性，同時碳粒晶粒小(尤其是碳黑)，晶格扭曲，單位質量的比表面積大，位于表面不同部位的碳原子的價力不飽和，也呈極性，因此碳質料能牢固地與基料粒子吸附。有些碳粒在制渣或運輸過程中，碳粒被基料包裹，恰是一個碳核，外面附著基料層或者附著于基料層當中，碳粒越細，含量越低，越能被基料粒子很好地和均勻地包