高鋁鋼保護(hù)渣結(jié)晶性能及渣膜傳熱的研究.pdf

1、Al-TRIP鋼、無磁鋼、電工鋼等高鋁鋼中Al含量一般超過0.5％，在澆鑄過程中活潑元素Al易與保護(hù)渣中的SiO2發(fā)生反應(yīng)。研究表明，高鋁鋼澆鑄前10分鐘里氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致保護(hù)渣中SiO2含量減小、Al2O3含量快速增加，同時(shí)堿度[w(CaO)/w(SiO2)]急劇增大，引起保護(hù)渣的粘度、熔點(diǎn)、結(jié)晶性能和熱流等各種理化性質(zhì)顯著改變，鑄坯表面質(zhì)量不能保證。同時(shí)由于堿度顯著增大，保護(hù)渣析晶溫度升高，臨界冷卻速度增大，晶體孕育時(shí)間縮短，導(dǎo)致澆

2、鑄過程中渣圈發(fā)展嚴(yán)重，影響澆鑄的順行。
　　為克服高鋁鋼澆鑄過程堿度急劇增加帶來的問題，國內(nèi)外廣泛采用低堿度保護(hù)渣澆鑄高鋁鋼，使?jié)茶T10分種后變性的保護(hù)渣具有適應(yīng)連鑄工藝的理化性質(zhì)。但低堿度保護(hù)渣在開始澆鑄時(shí)傳熱過快，致使前兩塊鑄坯出現(xiàn)表面縱裂紋。因此本文采用熱絲法、渣膜熱流模擬儀和掃描電鏡，模擬研究了高鋁鋼澆鑄過程中([w(Al2O3)/w(SiO2)]不斷增大)Li2O、B2O3等熔劑對(duì)最大熱流、平均熱流、渣膜厚度和結(jié)構(gòu)的影響

3、，以獲得合適的熔劑種類、含量范圍來保證整個(gè)澆鑄過程中能獲得穩(wěn)定的熱流，以及渣膜合適的結(jié)晶性能(控制渣條)。結(jié)果表明Li2O和B2O3都起到一定的穩(wěn)定熱流的作用，且 Li2O+B2O3的組合不但能穩(wěn)定氧化還原反應(yīng)過程中保護(hù)渣的熱流、熔點(diǎn)和粘度，而且可以使氧化還原反應(yīng)完畢后保護(hù)渣具有合適的熱流、熔點(diǎn)、粘度和結(jié)晶性能，從而得出了滿足高鋁鋼澆鑄的低堿度保護(hù)渣的熔劑種類和控制范圍。
　　為防止?jié)茶T過程中鋼中Al與保護(hù)渣中SiO2反應(yīng)產(chǎn)生的一

4、系列問題，本研究通過熱力學(xué)計(jì)算和真空感應(yīng)爐內(nèi)鋼-渣界面反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，得出了避免鋼渣間氧化還原反應(yīng)非反應(yīng)性保護(hù)渣的臨界 SiO2含量。通過熱絲法、渣膜熱流模擬儀、掃描電子顯微鏡等實(shí)驗(yàn)手段，重點(diǎn)研究了Li2O、B2O3、Na2O、F-、MgO等熔劑對(duì)非反應(yīng)性保護(hù)渣結(jié)晶性能和渣膜傳熱能力的影響規(guī)律。結(jié)果表明：增加 Li2O(2-5%)和F-在非反應(yīng)性保護(hù)渣中的含量，可縮短晶體析出的孕育時(shí)間、增大臨界冷卻速度；而增加Li2O(0-2%)、Na2O、

5、B2O3、MgO及BaO(替代CaO)的含量可延長(zhǎng)孕育時(shí)間、減小臨界冷卻速度。增加Na2O、B2O3、MgO、F-、BaO(替代CaO)和SrO都會(huì)減小非反應(yīng)性保護(hù)渣的渣膜厚度，并增大平均熱流和最大熱流；而增加 Li2O(2-5%)含量，則渣系最大熱流密度、平均熱流密度、渣膜厚度均減小。
　　利用優(yōu)化的CaO-SiO2渣系低堿度保護(hù)渣和設(shè)計(jì)的非反應(yīng)性保護(hù)渣在太鋼進(jìn)行了20Mn23AlV無磁鋼連鑄工業(yè)性生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，優(yōu)化的低堿