连铸保护渣粘度特性及机理研究
不锈钢板坯连铸结晶器保护渣基础研究
目录
• 引言 • 结晶器保护渣的物理化学性质 • 结晶器保护渣对不锈钢板坯质量的
影响 • 结晶器保护渣的优化设计 • 不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的应
用前景与展望
01
引言
研究背景与意义
研究背景
不锈钢板坯连铸结晶器保护渣在不锈钢生产过程中起 着至关重要的作用。不锈钢作为一种重要的金属材料 ，广泛应用于建筑、航空、汽车、医疗等领域。然而 ，在不锈钢的连铸过程中，由于高温、高流速和复杂 的工艺条件，结晶器保护渣的性能对不锈钢板坯的质 量和产量具有重要影响。因此，开展不锈钢板坯连铸 结晶器保护渣的基础研究，对于提高不锈钢板坯的质 量和产量，降低生产成本，具有重要意义。
保护渣的成分对结晶器传热和润滑性能有 重要影响，通过优化保护渣的成分，可以 提高结晶器的传热效率，降低钢坯与结晶 器之间的摩擦力，提高钢坯的表面质量。
保护渣的成分优化包括调整碱度、氧 化钙含量、硅酸盐含量等，以获得更 好的传热和润滑性能。
保护渣的理化性质优化
保护渣的理化性质对结晶器的润滑性 能和传热效率有重要影响，通过优化 保护渣的理化性质，可以提高结晶器 的润滑性能和传热效率。
结晶器保护渣对不锈钢板坯质
03
量的影响
保护渣对不的成分和性质决定了其润 滑和覆盖能力，从而影响板坯表 面的光滑度。
表面夹杂物
保护渣的熔融特性有助于去除钢 水中的杂质，减少表面夹杂物的 形成。
保护渣对不锈钢板坯内部质量的影响
内部裂纹
保护渣的润滑作用可以减少拉坯阻力 ，降低板坯内部裂纹的风险。
内部气泡
保护渣的覆盖作用有助于减少钢水中 的气体含量，从而减少内部气泡的形 成。
保护渣对不锈钢板坯性能的影响
含SrO连铸保护渣熔点及粘度的研究
1999年9月重庆大学学报(自然科学版)Vol.22第22卷第5期Journal of Chongqing Universi ty(Natural Science Edition)Sep.1999文章编号:1000-582x(1999)05-0075-04含SrO连铸保护渣熔点及粘度的研究*董凌燕,魏庆成(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)摘要:测试了SrO-SiO2-CaO-Al2O3(5%)-Na2O(10%)-CaF2(10%)六元渣系的熔点及粘度,绘制了等熔点曲线图及等粘度曲线图,得出了熔点及粘度与保护渣化学组成的数学关系式。
通过对曲线图的分析,提出了含Sr O连铸保护渣的最佳组成范围。
关键词:氧化锶;保护渣;熔点;粘度中图分类号:TF777文献标识码:A连铸结晶器保护渣的主要成分SiO2、Ca O、Al2O3、Na2O、Ca F2等,在连铸一般碳素钢及低合金钢钢种时能满足要求,但要连铸含铝钢、含钛钢及不锈钢等钢种时则不能获得满意的效果,因为保护渣吸收钢液的Al2O3、TiO2等夹杂后,与渣中Ca O形成高熔点稳定化合物[1],致使保护渣中出现固相质点,粘度增大,熔渣不均匀,影响铸坯质量。
因此国内外在浇注这些钢种时,采用了含BaO的保护渣以替代部分CaO,实践证明有良好的效果。
BaO不仅可以起到助熔的作用,而且可以降低保护渣的结晶温度和结晶率[2,3]。
但是,在用BaO替代部分CaO时,由于BaO的分子量(153)比CaO的分子量(56)大得多,在加入BaO后,保护渣体积密度增大,不易混匀,且铺展性变差[4],因而使得Ba O的使用受到局限。
Sr与Ba、Ca属于同一族元素,SrO性质与BaO相似,SrO的分子量(104)比BaO的分子量(153)小得多,若以SrO替代部分Ca O则不仅能改善保护渣的性能,而且能克服由于使用BaO而带来的不利。
作者对含SrO的连铸保护渣的熔点及粘度进行了研究,为进一步深入研究含SrO的连铸保护渣提供了基础数据资料。
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现一、引言随着钢铁行业的不断发展，连铸技术已经成为了各大钢铁企业的主要生产工艺之一。
连铸工艺的发展为钢铁生产提供了更高效、更节能的生产方式，同时也为产品的质量和规格提供了更为稳定的保障。
在连铸过程中，保护渣的加入是非常重要的一环，可以有效地保护铸模和坯料，提高坯料表面的质量，从而提高后续轧制和终轧产品的质量。
对小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现具有重要的意义。
二、小方坯连铸工艺及保护渣的作用小方坯连铸是一种通过结晶器内横断面积逐渐变小的尾液流动方式，将钢液凝固成小方坯形式的连铸工艺。
其主要工艺步骤包括连续浇铸、冷却定向凝固、坯料切断等。
保护渣是指在连铸过程中，在铸模与钢液界面上形成的一层保护层，其主要作用包括抑制氧化、防止结晶器的磨损、减小坯料表面结晶度和凝固壳的形成等。
三、小方坯连铸自动加保护渣所面临的问题传统的小方坯连铸工艺中，通常采用手动加保护渣的方式。
这种方式存在以下问题：一是生产效率低，需要大量的人工操作，难以适应现代化生产的需求；二是加渣量难以控制，造成保护渣的浪费和产品质量不稳定；三是对操作人员的技术要求较高，容易受到人为因素的影响，无法保证加渣的均匀性和稳定性。
四、小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现为了解决传统手动加渣方式存在的问题，我们进行了小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现。
主要包括以下几个方面的工作：1. 自动加渣系统的设计针对小方坯连铸生产线的实际情况，我们设计了一套自动加渣系统。
该系统主要包括保护渣斗、加渣控制装置、输送系统等部件。
保护渣斗的设计采用了特殊的结构，能够确保保护渣的均匀分布和稳定供给。
2. 自动加渣系统的控制为了确保加渣的均匀性和稳定性，我们设计了一套相应的控制系统。
该系统主要包括加渣量控制、加渣速度控制、加渣时间控制等功能。
该系统还可以根据连铸速度、坯料尺寸等参数进行自动调整，以适应不同工艺条件下的使用。
3. 试验验证在设计完成后，我们进行了一系列的试验验证。
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现一、引言在钢铁生产过程中，连铸技术一直是一个重要的环节，它影响着铸坯的形状和质量。
对于小方坯的连铸过程来说，保护渣的加入是至关重要的步骤之一。
保护渣能够有效地防止氧化、渣夹杂以及热裂等问题的产生，保证了连铸过程的顺利进行和铸坯的质量。
传统的保护渣加入方式存在着许多问题，比如人工加渣不及时，温度不准确，容易造成浪费和质量不稳定等。
研究和实现小方坯连铸自动加保护渣技术具有重要的意义。
目前，钢铁行业对于保护渣的加入方式主要有人工加渣和机器加渣两种方式。
人工加渣的方式简单粗暴，但是存在着温度不准确、时间延迟、浪费较大等问题。
机器加渣的方式使用自动装置进行加渣，但是传统的机器加渣设备需要大量的人力进行操作和维护，成本较高。
当前学术界和工业界对于小方坯连铸自动加保护渣技术的研究主要集中在如何实现自动化、智能化和降低成本这几个方面。
一些研究者提出了采用传感器检测铸坯温度、液面高度和保护渣耗量等参数，然后通过控制系统自动完成加渣操作的方案。
还有一些工程团队提出了采用机器视觉技术监测铸坯表面状况，根据铸坯的实际情况来进行精准加渣的方案。
三、小方坯连铸自动加保护渣的关键技术1. 传感器技术传感器技术是实现小方坯连铸自动加保护渣的关键技术之一。
传感器可以用来检测铸坯的温度、液面高度和保护渣的耗量等参数，从而为自动加渣提供数据支持。
通过传感器技术，可以实现对生产过程的实时监测和控制，提高生产效率和产品质量。
2. 控制系统控制系统是实现小方坯连铸自动加保护渣的核心技术之一。
控制系统可以根据传感器检测到的数据，运用控制算法进行智能化的决策，然后通过执行机构实现对加渣设备的控制。
通过控制系统，可以实现对生产过程的自动化和精准控制，提高生产效率和降低成本。
3. 机器视觉技术1. 传感器检测和数据采集通过在小方坯连铸设备中安装温度传感器、液面高度传感器和保护渣耗量传感器等，实时检测铸坯的温度、液面高度和保护渣的耗量等参数，并将数据传输给控制系统。
连铸结晶器保护渣渣层结构研究报告
连铸结晶器保护渣渣层结构研究1 引言连铸结晶器保护渣的主要功能包括：使结晶器壁与铸坯壳之间保持润滑；控制结晶器与铸坯之间的热交换；保持结晶器顶部处于绝热状态；防止钢水二次氧化；吸收钢水中上浮到液面的夹杂物。
其中两个最为重要的功能是保持结晶器壁与坯壳间的润滑和控制传热。
固态结晶器保护渣的结晶比对铸坯与结晶器之间的热流量有重要影响。
某些特定钢种的保护渣是根据该钢种特有的冷却条件而设计的。
有鉴于此，结晶器保护渣的组织结构和凝固特性具有重要意义。
结晶器保护渣中的晶体成分愈多，结晶器保护渣结构愈疏松，从而降低保护渣内的辐射传热。
中碳钢结晶器保护渣具有较高的结晶比，保护渣层内的传热较为均匀，有利于降低连铸坯内的纵裂纹的形成。
结晶器凝固保护渣的取样位置位于结晶器以下部位。
为了便于比较，分别采取了用于浇铸中碳钢、低碳钢以及超低碳钢的结晶器保护渣样。
对所有渣样所作的成分分析表明：结晶器上部的渣样与粉状结晶器保护渣的成分相差无几。
x射线衍射分析和显微分析表明：位于结晶器底部的用于浇铸中碳钢的结晶器保护渣其结晶体组织占80％～90％，而低碳钢和超低碳钢用结晶器保护渣晶体分别约为65％和45％。
x射线衍射相分析表明各种保护渣的结晶相几乎全部是由矿物相枪晶石(3CaO．2SiO2．CaF2>组成。
对保护渣所作的扫描式电子显微镜分析证实中碳钢用结晶器保护渣可能还含有一定数量的霞石成分。
通过分析渣样横截面可以看出沿渣膜厚度方向存在着不同的结晶形态。
在低碳钢和超低碳钢结晶器保护渣中存在着细晶区、枝晶区和非晶区；中碳钢的非晶区相对较小，晶状区占有较大优势。
对于非中碳钢结晶器保护渣而言，并不需要太高的保护渣结晶比。
实际上在铸坯壳出结晶器之前要达到足够的厚度常常需要较高的传热速率。
因为浇铸这些钢种时的拉坯速度较高(>1.3m／min>。
现已对结晶器保护渣的结晶情况即结晶倾向进行了实验室和工厂的实验研究。
实验室的大部分实验研究，均是在对保护渣控制加热或控制冷却的实验条件下进行，然后再对凝固的保护渣进行分析研究。
高级薄板坯用连铸保护渣的开发与研究
高级薄板坯用连铸保护渣的开发1.前言连铸优质薄板坯时，结晶器中的保护渣粉末易卷人钢液而导致薄板坯（带）表面缺陷特别是镀锡薄板易产生出白（色）斑（点）。
为此，新日铁开发了由 CaO－SiO2－Al2O3－CaF2－AlF3组成的低Na含量结晶器用连铸保护渣。
2、基础研究为了减少（甚至消除）高级薄板表面的白斑缺陷，须将保护渣中的Na含量降至２％以下。
因 Na＋（钠离子）是渣粘度、熔融温度的调整剂，减少Na＋就会提高渣的粘度和熔点；另一方面，渣粘度至适当范围以上，则结晶器与铸坯间的润滑就会恶化，从而影响钢液的可浇性和铸坯质量。
为确保正常操作，须选择F（氟）代替Na化合物调整渣的粘度和熔点；并且，进而确定了选用碱土金属氟化物作为调整剂。
3 金属氟化物保护渣特性调查了各种加氟化物保护渣的基础特性，粘度、熔融速度、凝固温度、对钢夜的覆盖性以及表面张力等，结果如下：a 渣的化学成分及相关物性以基本特性调查结果为基础，选择了5种改变粘度水平的金属氟化物保护渣（F-1～F-5）和2种作为对比材而以Na 作为调整剂的保护渣（Na-1和Na-2）。
F系渣各种成分范围为1.7－5.3％T.C、31－36％CaO、37－40％SiO2、1－6％Al2O3、6－13％MgO、1% Na＋、、9－12％ F－、8－20％ MgF2、0－5％AlF2、CaO /SiO2＝0.80－0.90；物性中的熔点1120－1155℃，在1300℃的粘度0.19－0.40Pa－s、在1250℃的表面张力0.310－0.330N/m。
Na 系渣的化学成分范围2.9－5.2％T.C、30－33％CaO、32－37％SiO2、6％Al2O3、0％MgO、7－9％Na＋、5－7％F－、0％AlF2、、CaO /SiO2＝0.98－1.02；物性中的熔点1120－1145℃，在1300℃的粘度0.18－0.34、在1250℃的表面张力0.235－0.245 N/m。
三明钢厂连铸相关渣剂性能及其优化研究
摘要针对福建三钢实际，研究目前连铸用中包覆盖剂和结晶器保护渣的相关性能及其对钢水和铸坯质量的影响。
研究结果发现三钢目前铸机状态均倾向于使用高熔点、高粘度的保护渣。
若保护渣熔点、粘度较低则铸坯上很容易出现横向和纵向凹陷。
但熔点、粘度较高时，保护渣吸收夹杂的能力很弱，特别是在浇铸ML08Al 等酸溶铝较高的钢种时，大量类夹杂聚集在钢渣界面处后，保护渣对铸坯的润滑能力很差，容易造成振痕扭曲、表面和皮下夹渣，这些缺陷对冷镦、拉丝材的质量危害较大。
针对三钢连铸用结晶器保护渣存在的问题，提出了优化方案，优化后从保护渣组成和性能来看，原渣Al2O3含量较现有生产用渣降低了，这有利于进一步吸收夹杂，并且加入BaO、MnO、B2O3，有利于稳定保护渣吸收夹杂后的性能。
并且设计中融合了重庆大学关于低氟保护渣的最新研究成果，降低了保护渣中的F 含量，使得保护渣经二冷水冲击后对连铸设备的腐蚀。
从保护渣中加入Al2O3后熔点、粘度的变化情况来看，比现在使用的渣稳定得多。
针对三钢ML08Al钢种为了实现中间包覆盖剂对钢水保温和净化钢液的作用，提出采用中包覆盖渣＋低碳炭化稻壳的双层渣覆盖剂模式，这种覆盖剂模式既能净化钢液又具有保温性能。
实验研究了预熔型铝酸钙渣系中包覆盖渣组成和熔点的关系且确定了几种渣系,通过配C基本可用与现场的试验。
关键词：连铸，保护渣，中间包覆盖剂，性能ABSTRACTIn view of the condition of Fujian sanming iron and steel Co. at present, the mold fluxes and tundish cover power used in continuous casting were investigated. The result showed that the continuous caster was inclined to using the high melting point and high viscosity mold fluxes. If the mold fluxes melting point and viscosity were lower, the casting billets was liable to appear crosswise and longitudinal hollow. While when melting point and viscosity were higher, the capability of absorbing inclusion for mold fluxes very weakly, especially when cast the ML08Al which contain higher aluminum gathering on the surface of steel fluxes. It is easy to cause the mark distortion, the surface and the hypodermic entrapped slag.Based on the analysis the problem of the mold fluxes, a new type mold fluxes was development in the the existing products,Al2O3 content of the developing mold fluxes was reduced. There is advantage to further absorb the inclusion. And the low fluorine content mold fluxes could reduce the corrosion of continuous casting equipment. The melting point and the viscosity change of mould fluxes was more stable than used at present after Al2O3 absorption.In order to realize thermal retardation and the molten steel purification, the tundish cover powder based CaO-Al2O3 slag system was studied. The experimental showed that the developed covering powder can be used in high [Al] steel grades.Keywords: continuous casting, mold fluxes, tundish cover powder, performance目录碱性中包覆盖剂的特点 (2)1绪论连铸保护渣是连铸过程中关键性辅料，对连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的控制具有重要影响。
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现
小方坯连铸自动加保护渣的研究与实现随着钢铁工业的发展，小方坯连铸技术作为主要的成形方法，在钢铁生产中得到了广泛应用。
然而，在小方坯连铸过程中，常常会存在铁水脱碳、溅渣等问题，影响铸坯的质量，降低生产效率。
因此，如何加强小方坯连铸过程中的保护措施，是当前钢铁企业需要解决的问题之一。
本文以小方坯连铸保护渣自动加保护技术为研究对象，探讨了该技术的研究现状及未来的发展方向。
首先，介绍了小方坯连铸过程中存在的问题，以及保护渣的作用；其次，阐述了小方坯连铸自动加保护渣的原理和实现方法；最后，探讨了该技术的发展趋势和应用前景。
一、小方坯连铸中的问题及保护渣的作用小方坯连铸是一种常见的钢铁成形方法，其优点在于可以生产出品质高、成本低、生产效率高的钢铁产品。
小方坯连铸的流程图如下所示：【图片】在小方坯连铸过程中，常常会存在以下问题：（1）铁水脱碳问题较为严重，严重影响铸坯的质量；（2）连铸过程中容易产生溅渣，渣皮太薄，翻转后容易坍塌，影响生产效率和产品质量；（3）保护措施不够严密，温控不稳定等问题，影响冶炼质量和生产效率。
2、保护渣的作用保护渣是指在连铸过程中，将一层渣浆覆盖在铸坯表面，起到保温、保护、减少氧化、保持温度稳定等作用的一种材料。
保护渣的主要作用如下：（1）保温保护：保护渣可以起到保温保护的作用，避免连铸时铁水受外界影响而影响铸坯质量。
（2）减少氧化：保护渣可以对铸坯表面进行覆盖，减少氧气与液态铁的接触，防止氧化作用，从而保证铸坯质量。
（3）保持温度稳定：保护渣可以起到保持温度稳定的作用，维持适宜的冷却速度，避免产生裂纹等问题。
1、自动加保护渣的原理（1）设置加保护渣设备：通过设置加保护渣设备，实现对铸坯表面进行覆盖。
（2）控制保护渣的加入量：通过控制保护渣的加入量，保证渣层的厚度和质量。
（3）实现保温、保护、减少氧化和保持温度稳定的作用：通过加保护渣的方式，实现保温、保护、减少氧化和保持温度稳定等作用，从而保证产品质量。
连铸保护渣粘度试验方法
连铸保护渣粘度试验方法引言连铸保护渣是在连铸过程中保护熔融金属不受氧化和污染的重要材料。
保护渣的粘度是一个重要的物理性能参数，它直接影响渣膜的形成和稳定性。
因此，开发一种准确测量连铸保护渣粘度的试验方法对于生产连铸板坯具有重要意义。
本文介绍了一种连铸保护渣粘度试验方法，并提供了该方法的操作步骤和实验结果的分析。
试验方法实验设备和材料1.粘度测定设备：包括粘度计和温控设备。
2.连铸保护渣样品。
3.实验容器。
操作步骤1.准备实验容器并将粘度计置于容器中。
2.将一定量的连铸保护渣样品加入实验容器中。
3.调节温控设备将温度控制在指定的测试温度。
4.打开粘度计，并等待温度稳定。
5.使用粘度计测量温度下的连铸保护渣粘度。
6.记录测量结果。
实验结果与分析根据所得到的测量结果，可以得到温度对连铸保护渣粘度的影响。
一般来说，随着温度的升高，连铸保护渣的粘度会降低。
这是由于温度升高会导致连铸保护渣中的粒子热运动加剧，从而降低了粘度。
此外，可以使用测得的粘度值来评估连铸保护渣的质量。
粘度过高可能会导致渣膜在连铸过程中无法均匀地覆盖熔融金属表面；粘度过低则可能导致渣膜不稳定，容易破裂。
因此，通过粘度测定可以及时发现保护渣的质量问题，保证连铸过程的顺利进行。
结论本文介绍了一种连铸保护渣粘度试验方法，并提供了操作步骤和实验结果的分析。
通过该试验方法，可以有效地测量连铸保护渣的粘度，并评估保护渣的质量。
这对于生产高质量的连铸板坯具有重要意义。
同时，需要注意的是，在进行连铸保护渣粘度测量时，应严格操作，遵守实验规程，以确保测量结果的准确性和可靠性。
参考文献•[参考文献1]•[参考文献2] •[参考文献3]。
连铸结晶器保护渣渣层结构研究
连铸结晶器保护渣渣层结构研究1 引言连铸结晶器保护渣的主要功能包括：使结晶器壁与铸坯壳之间保持润滑；控制结晶器与铸坯之间的热交换；保持结晶器顶部处于绝热状态；防止钢水二次氧化；吸收钢水中上浮到液面的夹杂物。
其中两个最为重要的功能是保持结晶器壁与坯壳间的润滑和控制传热。
固态结晶器保护渣的结晶比对铸坯与结晶器之间的热流量有重要影响。
某些特定钢种的保护渣是根据该钢种特有的冷却条件而设计的。
有鉴于此，结晶器保护渣的组织结构和凝固特性具有重要意义。
结晶器保护渣中的晶体成分愈多，结晶器保护渣结构愈疏松，从而降低保护渣内的辐射传热。
中碳钢结晶器保护渣具有较高的结晶比，保护渣层内的传热较为均匀，有利于降低连铸坯内的纵裂纹的形成。
结晶器凝固保护渣的取样位置位于结晶器以下部位。
为了便于比较，分别采取了用于浇铸中碳钢、低碳钢以及超低碳钢的结晶器保护渣样。
对所有渣样所作的成分分析表明：结晶器上部的渣样与粉状结晶器保护渣的成分相差无几。
x射线衍射分析和显微分析表明：位于结晶器底部的用于浇铸中碳钢的结晶器保护渣其结晶体组织占80％～90％，而低碳钢和超低碳钢用结晶器保护渣晶体分别约为65％和45％。
x射线衍射相分析表明各种保护渣的结晶相几乎全部是由矿物相枪晶石(3CaO．2SiO2．CaF2)组成。
对保护渣所作的扫描式电子显微镜分析证实中碳钢用结晶器保护渣可能还含有一定数量的霞石成分。
通过分析渣样横截面可以看出沿渣膜厚度方向存在着不同的结晶形态。
在低碳钢和超低碳钢结晶器保护渣中存在着细晶区、枝晶区和非晶区；中碳钢的非晶区相对较小，晶状区占有较大优势。
对于非中碳钢结晶器保护渣而言，并不需要太高的保护渣结晶比。
实际上在铸坯壳出结晶器之前要达到足够的厚度常常需要较高的传热速率。
因为浇铸这些钢种时的拉坯速度较高(>1.3m／min)。
现已对结晶器保护渣的结晶情况即结晶倾向进行了实验室和工厂的实验研究。
试验室的大部分试验研究，均是在对保护渣控制加热或控制冷却的试验条件下进行，然后再对凝固的保护渣进行分析研究。
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选课课号：(2011-2012-2)-B110271-320401-1 课程类别：专业任选课
《冶金实验研究方法》课程考核
（课程论文）
连铸保护渣粘度特性及机理研究
姓名ＸＸX
专业班级冶金工程
学号
授课老师张明远
得分
重庆科技学院冶金与材料工程学院
201 年6月日
一．前言
连铸保护渣的粘度,对结晶器内发生的冶金行为包括液渣流入和消耗、润滑、夹杂物吸收等产生重要影响。
所以,为了确保保护渣在浇铸中的良好性能, 就必须高度重视粘度特性的研究和优化。
粘度是决定渣消耗量和均匀渗入的重要性能之一。
它直接关系到熔化后的渣在弯月面区域的行为,对铸坯的表面质量有明显的影响。
如铸坯表面振动痕迹的形状,结晶器铜壁与铸坯坯壳间均匀渣膜的形状,熔渣层吸收和溶解非金属夹杂物以及对浸入式水口的腐蚀等, 其中影响最为重要的是对渣膜厚度和均匀性的影响。
为了吸收钢液中上浮的夹杂物,要求保护渣的粘度尽可能低, 但是低粘度的保护渣对水口的侵蚀不利。
为防止卷渣,在允许的条件下使用高粘度渣。
但粘度不能太高,否则会使保护渣渣耗降低, 熔渣流人量减少,渣膜变薄且不均匀,引起摩擦力增大,结果会使坯壳受力,造成纵裂缺陷甚至漏钢[1]。
本文对Li2O等添加剂对高速连铸保护渣粘度及稳定性的影响规律，Li2O, Na2O, K2O, F- 降低保护渣粘度作用的能力进行实
验研究,并分析了保护渣粘度特性的机理。
二．国内外研究理论成果
2.1 粘度的影响因素
粘度决定于熔渣的化学成分和温度。
在一定温度范围内,粘度和温度的关系服从阿累思维乌斯公式:
G = Aexp(E/RT) (1)
式中 A ——阿累尼乌斯常数
E ——粘性流体的活化能
R ——气体常数
T ——绝对温度
实际应用中,通常以lnG-1/T曲线描述粘度与温度的关系。
曲线包括三部分,高温时以E/ R为斜率的线性部分,范围窄的非线性部分,低温时的垂直部分。
线性部分与垂直部分的交点被成为拐点,通常拐点处的温度被称为凝固温度或结晶温度。
此外下列物质对粘度有很大影响:
碱金属氧物: Na2O,K2O,Li2O
碱土金属氧化物: CaO,BaO
氟化物: CaF2,NaF
氧化硼: B2O3
这些都作为熔剂,使保护渣粘度降低。
2.2保护渣粘度的影响理论分析
2.2.1 碱金属氧化物
Li2O、Na2O、K2O 等碱金属氧化物,属网络外体,由于Na+ 、K+ 、Li+ 的电荷少、半径大,和O2-的作用力较小,在保护渣液体结构中能提供非桥氧原子,使O/ Si增大,对渣的网络结构具有较强的破坏作用,使渣的粘度降低。
但试验结果表明,虽然Na+、K+ 与O2- 结合力较Li+ 的弱,能够更易提供非桥氧,但在加入等量的Li2O、Na2O、K2O 后,只有Li2O能够显著降低保护渣的粘度,而K2O、Na2O的作用却较小。
究其原因,这可能是由于Li2O 和Na2O、K2O在液体保护渣熔体中对网络结构的发生不同的作用造成的。
理论推断的两种对网络的作用模式分别描述于图2, 3[2]。
由于Al2O3的Al3+与O2-结合成( AlO4)- 5铝氧四面体,而加入的Na2O、K2O,由于具有强于Li2O提供O2-的能力,Na+便与(AlO4)5-四面体中心的Al3+ 结合在一起,形成如图3所示的网络结构,其结果不但没有起到断网的作用,
反而使熔渣网络加大。
因此,消弱了降低粘度的作用。
除了Li2O、K2O、Na2O 断网作用不同外,还与Li2O的离化作用关。
Li+属于非惰性气体型离子,对硅氧键的氧离子极化、变形、减弱硅氧键结合的作用大,容易在熔渣网络结构形成缺陷或不对称中心,因而导致粘度下降。
在连铸保护渣中,当O/ Si比很低时,对粘度起主要作用的是硅氧四面体[SiO4]间的键力,极化力最大的Li+减弱Si-O-Si键的作用最大,Na+次之,K+最小, 故加入等量的Li2O、K2O、Na2O降低粘度作用的顺序为Li2O>Na2O>K2O。
2.2.2 碱土金属氧化物
渣中碱土金属氧化物MgO,也是网络外体,其对保护渣粘度的影响比较复杂。
因为, 一方面和Na+、K+、Li+等碱金属离子一样, 能使硅氧负离子团解聚使粘度降低,但另一方面,它的电价数较大面半径又不大,因此, 其离子势Z/r较Na+、K+ 、Li+ 大,能夺取硅氧负离子团中的O2-来包围自己,导致硅氧负离子团聚合。
如2[SiO4]4- [ Si2O7]6- + 被夺去的O2-使网络结构复杂,粘度增大。
含MgO 保护渣试样粘度测试结果表明,MgO取代部分CaO保持(CaO+ SiO2)/CaO为定值,使保护渣高温粘度降低,低温粘度升高幅度不大, 即在较宽的温度范围内,保护渣粘度具有较高的稳定性,并达到了本研究加入MgO降低渣的低温粘度的目的。
这种现象是第一方面的原因占主导的结果。
这是由于体系的温度降低,MgO很难夺取硅氧负离子团中的O2-, 聚合作用难于凑效,可见,引入适量的MgO 能够起到降低、稳定保护渣粘度的作用[3]。
2.2.3 F-离子的作用
许多研究已经证实,CaF2调整酸性渣粘度的作用比碱性氧化物大,这是因为CaF2比Na2O及CaO能引入更多的阴离子,并且由于F- 的静电势(Z/r=0.74)比O2-静电势(Z/r= 1.
52)弱得多,且F-离子半径为0.14nm,O2-为0.13 nm,非常接近,所以它使硅氧负离子团解体的作用要大得多但是实验结果表明, 过量引入F-,如从10%增至12%时,其降低粘度的作用很小Kozakevitch假设和Baak假设分别对上述现象进行解释[4]。
即对于F- %< 10 时的情况,认为F-的断网作用占优势,与硅氧负离子团发生如图4的反应。
而对于F-%>10%的情形,认为过多的CaF2形成与硅氧离子结合的CaF+离子偶,O-Ca-O键断裂占优势,如图5所示
,
左式表明,不存在简单的F-Si-O四面体。
所以,加入的多余的F-,降低粘度作用变小。
2.2.4稳定性原则
保护渣粘度的稳定性对于结晶器内的凝固行为是非常重要的。
保护渣在结晶器内温度及成分都会随浇铸时间发生变化。
为了充分发挥保护渣的功能,要求保护渣的粘度不会因温度和成分的变化而发生较大波动,具有较高的稳定性[5]。
三．研究方案设计
(1)Li2O对粘度及其稳定性影响的研究
在R = 0.97, Al2O3= 5%，MgO=5%,Na2O=8 %,F-=8%基料成分条件下,测试具有不同Li2O含量(0、1、2、3、4、5 %)、不同Al2O3含量(3、5、9、12、1 5、18 %)试样的高温粘度, 探讨Li2O降低及稳定粘度的作用。
(2) Li2O、Na2O、K2O、F-对保护渣粘度影响的比较研究
通过对具有不同Li2O、Na2O、K2O、F- 含量试样的粘度测试,分析比较Li2O、Na2O、K2O、F- 对粘度影响能力的差异。
（3)MgO对粘度的影响研究
熔化特性研究表明,MgO的适量加入,
可以降低保护渣的熔化温度,这里通过对MgO含量分别为7、9、11 %的试样粘度测试, 探讨MgO对粘度特性的影响。
(4) 高碱度下,含有Li2O保护渣的粘度测试研究
R= 1.2时,含有Li2O的保护渣粘度特性, 同时考察B2O3 对保护渣粘度的作用。
( 5)无F-渣粘度的研究
不含F-的保护渣,添加Li2O可以得到良好的熔化特性。
测定其粘度,考察F-=0时含有一定量Li2O的保护渣的粘度特性,从粘度特性角度探讨研制无F-保护渣的可能性。
参考文献：
[1] 张贺林, 朱果灵. 高速连铸用保护渣. 钢铁研究学报, 1993, 5( 7) : 17～23.
[2] H. Y. Chang, T. F. LEE, Transo, ISIJ, 1993, Vol. 27, 797~ 804.
[3] Robert V. Branion. Steelmaking Conf erence proceedings,(1996) , P95~ 106.
[4] K. Nakai etal. Proc. of Int l. Conf. on Contin- cast ing, London,
May, ( 1985) , P52. 1~ 52. 6.
[5] 李桂军, 杜德倍, 迟景灏. 高速连铸保护渣的研究[ J] . 炼钢,
1995, ( 2) : 34.。