中碳鋼連鑄低氟保護渣結(jié)晶和傳熱行為的研究.pdf

1、在連鑄工藝中，保護渣發(fā)揮著絕熱保溫、防止鋼水氧化、吸收非金屬夾雜、潤滑坯殼、控制傳熱等作用。傳統(tǒng)保護渣中氟含量較高，對環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生較大損害，因此保護渣無氟和低氟化成為連鑄保護渣研究的重點。由于氟在保護渣中能促進槍晶石的形成、降低熔點和黏度，因此，具有粘結(jié)敏感性和裂紋敏感性的中碳鋼，其低氟保護渣要具有較高堿度、較強結(jié)晶能力和較低黏度以保證潤滑、控制傳熱，以達到防止粘結(jié)漏鋼和縱裂紋的目的。
　　本論文創(chuàng)新點在于:(1)在以熱絲法為實

2、驗手段的基礎(chǔ)上利用JMA模型和Arrhenius公式聯(lián)用的方法，研究了Na2O對中碳鋼保護渣等溫結(jié)晶機理的影響，確定了等溫結(jié)晶活化能;(2)采用DHTT技術(shù)，可視化觀察保護渣在不同溫度范圍內(nèi)的等溫結(jié)晶形貌;并結(jié)合SHTT和紅外發(fā)射技術(shù)，綜合研究B2O3和堿度對低氟渣結(jié)晶、傳熱及二者之間聯(lián)系的影響規(guī)律;(3)實現(xiàn)紅外發(fā)射模擬溫度場下原位直接觀察，研究了低氟渣在溫場中結(jié)晶、熔化、再結(jié)晶的動態(tài)相變過程;(4)結(jié)合SEM和EDS檢測手段，可視化

3、觀察保護渣片結(jié)晶微觀結(jié)構(gòu)和物相組成，發(fā)現(xiàn)了B2O3和堿度對結(jié)晶晶相的影響規(guī)律;(5)建立以中碳鋼高氟渣為標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)體系，綜合比較低氟渣與標(biāo)準(zhǔn)渣的各項性能。
　　首先，Na2O對中碳鋼標(biāo)準(zhǔn)渣熔化、結(jié)晶和動力學(xué)特征的影響在于:隨著Na2O增加，渣樣結(jié)晶溫度逐漸升高;同時，等溫結(jié)晶孕育時間逐漸減少，Na2O促進保護渣結(jié)晶能力較強;保護渣結(jié)晶活化能降低;主要晶相為槍晶石(Ca4Si2F2O7)、Na4Al2Si2O9和Ca2Si2Na2O

4、7，Na2O含量增加超過7.5％時將抑制槍晶石的生成。
　　堿度增加，臨界冷卻速率增加;結(jié)晶溫度下降;等溫結(jié)晶孕育時間大大減小;然而隨著堿度不斷增加，其促進結(jié)晶的能力將逐漸變小，在本文低氟渣的研究中，堿度1.25為中碳鋼低氟渣開發(fā)的最優(yōu)設(shè)計。而B2O3增加時，臨界冷卻速率減小;結(jié)晶溫度降低;等溫結(jié)晶孕育時間大大增加。
　　紅外輻射熱流實驗中，低氟渣在高溫區(qū)域和低溫區(qū)域生成的結(jié)晶相不同，在結(jié)晶層與底端玻璃層的過渡區(qū)域，或直接接

5、觸銅模的結(jié)晶區(qū)域，晶粒極為細小;而結(jié)晶層與液相層的過渡區(qū)域的晶體較大呈塊狀或板狀，主要晶相為槍晶石(Ca4Si2F2O7)和黃長石，其中黃長石是以鋁黃長石、鎂黃長石和鈉黃長石為主的固溶體。堿度增加在促進槍晶石和黃長石晶體形核的同時，在一定程度上抑制硅灰石類晶體的形成和長大;B2O3在一定程度上將抑制槍晶石的生長，而有利于黃長石晶體的生長。
　　1～9和S2號渣樣穩(wěn)定態(tài)熱流值分別為522、565、592、470、530、550、43