高鋁硅鋼保護渣反應(yīng)性及流變性能的研究.pdf

1、連鑄結(jié)晶器保護渣具有絕熱保溫、防止二次氧化、控制傳熱、潤滑鑄坯以及吸收夾雜五大冶金作用，是保證連鑄順行及鑄坯質(zhì)量的重要材料。由于高鋁硅鋼中較高的Al、Si含量，在澆鑄過程中連鑄保護渣中SiO2被鋼液中Al還原，使得保護渣中 SiO2含量減小而 Al2O3含量增大，導(dǎo)致保護渣成分和性能發(fā)生變化，而鋼中Si含量會對反應(yīng)產(chǎn)生一定影響，同時，高鋁硅鋼中C含量非常低，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生凝固時容易形成凝固鉤夾渣而導(dǎo)致鑄坯表面質(zhì)量變差。本文結(jié)合高鋁鋼

2、保護渣及超低碳鋼保護渣的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對高鋁硅鋼保護渣的關(guān)鍵性問題進行了綜合分析，保護渣中SiO2與高鋁硅鋼中Al發(fā)生渣-鋼反應(yīng)會導(dǎo)致保護渣粘度增加，粘度增大有利于減少卷渣及凝固鉤夾渣而改善鑄坯表面質(zhì)量，然而渣-鋼反應(yīng)量過大會引起保護渣粘度、凝固溫度急劇增大，導(dǎo)致拉坯過程中鑄坯潤滑不良以及鑄坯表面產(chǎn)生裂紋和凹陷。本文以寶鋼生產(chǎn)高鋁硅鋼用連鑄保護渣為研究對象，將保護渣潤滑性能與鑄坯表面質(zhì)量的協(xié)調(diào)控制作為研究思路的主線。首先通過動力學(xué)模型分

3、別計算不同Al、Si含量鋼水所對應(yīng)的渣-鋼反應(yīng)量，進而得到渣-鋼反應(yīng)后保護渣終渣成分。然后對渣-鋼反應(yīng)前后保護渣成分所在的CaO-SiO2-Al2O3渣系區(qū)域的流變性能進行深入研究，包括定溫粘度、非牛頓流體特性、轉(zhuǎn)折溫度(Tbr)、液渣膜分數(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過動力學(xué)模型計算得到成分含量與反應(yīng)時間的關(guān)系曲線，隨著渣-鋼反應(yīng)的進行，反應(yīng)量逐漸增大直至反應(yīng)達到動態(tài)平衡，并將渣-鋼反應(yīng)達到平衡時的反應(yīng)量作為實驗渣樣成分設(shè)計

4、的依據(jù)。⑵計算結(jié)果顯示鋼液中Al含量對渣-鋼反應(yīng)反應(yīng)量影響最大，而鋼液中Si的含量對渣-鋼反應(yīng)量的影響較小。⑶定溫定轉(zhuǎn)速粘度測試與分析結(jié)果：a.隨著Al2O3/SiO2比增大，保護渣定溫粘度也呈現(xiàn)出增大的趨勢，Al2O3/SiO2比增大引起粘度增大的根本原因是熔渣結(jié)構(gòu)發(fā)生的轉(zhuǎn)變；b.隨著CaO/SiO2比增大，保護渣定溫粘度呈現(xiàn)出減小的趨勢，CaO以網(wǎng)絡(luò)外體的形式存在，發(fā)揮降低粘度的作用；c.渣樣中熔劑F等質(zhì)量替代Na2O后，減緩了因

5、Al2O3/SiO2比增大所導(dǎo)致的熔渣粘度急劇增大的趨勢，有效改善了熔渣流變性能。且熔劑替換后的渣系區(qū)域粘度波動減小，粘度穩(wěn)定性提升明顯，可減小渣-鋼反應(yīng)導(dǎo)致的成分波動對熔渣流變性能的惡化程度。⑷定溫變轉(zhuǎn)速粘度測試與分析結(jié)果：a.較高 Al2O3/SiO2比渣樣熔渣具有明顯的非牛頓流體特征，而低Al2O3/SiO2比渣樣熔渣沒有明顯的非牛頓流體特征；b.熔劑F等質(zhì)量替代Na2O后，渣樣熔渣的非牛頓流體特性減弱。⑸CaO/SiO2比對Tb

6、r值影響較??；Al2O3/SiO2比對 Tbr值影響較大，渣-鋼反應(yīng)引起Al2O3/SiO2比增大是保護渣流變性能變差的主要原因,且在Al2O3=15-23mass％的成分區(qū)間，Al2O3/SiO2比增大會導(dǎo)致Tbr值急劇增大；F替代Na2O可降低Tbr值，使得低Tbr區(qū)域擴大，避免Tbr急劇增大，從而改善保護渣的流變性能。⑹隨著Al2O3/SiO2比增大，保護渣液渣膜分數(shù)呈現(xiàn)出減小的趨勢，保護渣流變性能惡化；在所研究的渣系區(qū)域，CaO