高鋁鋼保護渣結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易與保護渣中的SiO2發(fā)生反應。研究表明，高鋁鋼澆鑄前10分鐘里氧化還原反應導致保護渣中SiO2含量減小、Al2O3含量快速增加，同時堿度[w(CaO)/w(SiO2)]急劇增大，引起保護渣的粘度、熔點、結晶性能和熱流等各種理化性質顯著改變，鑄坯表面質量不能保證。同時由于堿度顯著增大，保護渣析晶溫度升高，臨界冷卻速度增大，晶體孕育時間縮短，導致澆

2、鑄過程中渣圈發(fā)展嚴重，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，國內外廣泛采用低堿度保護渣澆鑄高鋁鋼，使?jié)茶T10分種后變性的保護渣具有適應連鑄工藝的理化性質。但低堿度保護渣在開始澆鑄時傳熱過快，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等熔劑對最大熱流、平均熱流、渣膜厚度和結構的影響

3、，以獲得合適的熔劑種類、含量范圍來保證整個澆鑄過程中能獲得穩(wěn)定的熱流，以及渣膜合適的結晶性能(控制渣條)。結果表明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)定氧化還原反應過程中保護渣的熱流、熔點和粘度，而且可以使氧化還原反應完畢后保護渣具有合適的熱流、熔點、粘度和結晶性能，從而得出了滿足高鋁鋼澆鑄的低堿度保護渣的熔劑種類和控制范圍。
　　為防止?jié)茶T過程中鋼中Al與保護渣中SiO2反應產生的一

4、系列問題，本研究通過熱力學計算和真空感應爐內鋼-渣界面反應實驗，得出了避免鋼渣間氧化還原反應非反應性保護渣的臨界 SiO2含量。通過熱絲法、渣膜熱流模擬儀、掃描電子顯微鏡等實驗手段，重點研究了Li2O、B2O3、Na2O、F-、MgO等熔劑對非反應性保護渣結晶性能和渣膜傳熱能力的影響規(guī)律。結果表明：增加 Li2O(2-5%)和F-在非反應性保護渣中的含量，可縮短晶體析出的孕育時間、增大臨界冷卻速度；而增加Li2O(0-2%)、Na2O、

5、B2O3、MgO及BaO(替代CaO)的含量可延長孕育時間、減小臨界冷卻速度。增加Na2O、B2O3、MgO、F-、BaO(替代CaO)和SrO都會減小非反應性保護渣的渣膜厚度，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渣系低堿度保護渣和設計的非反應性保護渣在太鋼進行了20Mn23AlV無磁鋼連鑄工業(yè)性生產試驗。試驗表明，優(yōu)化的低堿