含Ce2O3渣系作用浓度的计算模型

为研究精炼渣中Ce2O3的加入对渣中Al2O3活度的影响,根据炉渣结构离子与分子共存理论和相关相图,建立1500℃下Ce2O3-Al2O3和CaO-Al2O3-Ce2O3渣系作用浓度的计算模型,考察Ce2O3对Al2O3作用浓度的影响。结果表明：对于Ce2O3-Al2O3渣系,当Ce2O3的摩尔分数在0.49左右时,Ce2O3·Al2O3的作用浓度达到最大值0.90,使得Al2O3和Ce2O3的作用浓度均达到较低水平;对于CaO-Al2O3-Ce2O3渣系,模型所计算的Al2O3作用浓度与实测Al2O3活度的变化趋势一致,即Ce2O3含量一定时,随着w(CaO)/w(Al2O3)的增加,Al2O3的作用浓度降低;保持w(CaO)/w(Al2O3)不变,随着Ce2O3含量的增加,Al2O3的作用浓度降低。同时,由计算结果绘出CaO和Ce2O3的等作用浓度线。总之,精炼渣中添加一定量的Ce2O3能够有效地降低Al2O3的作用浓度,这能提高精炼过程中高质量洁净钢中Al2O3的去除速率和精炼渣的精炼效率。     

稳态导热下连铸保护渣固态渣膜有效导热系数的研究

现有关于连铸保护渣导热系数的测量方法主要有瞬时热线法和激光脉冲法两种,而实际连铸生产过程中既有传导传热也有辐射传热,导热系数无法评价坯壳向结晶器的综合传热,需要用有效导热系数来计算通过渣膜的综合传热。通过热流模拟仪及激光共聚焦显微镜对固态渣膜的有效导热系数进行了研究。结果表明:随着碱度从1.1增加到1.4,连铸保护渣的结晶性能增强,固态渣膜表面粗糙度逐渐增大,拟合得到的有效导热系数从1.20 W/(m·K)增大到2.46W/(m·K)。     

中间包覆盖渣中B2O3和Al2O3对钢液氮含量的影响

常压下,选用CaO-SiO2-Al2O3碱性渣系作为基础渣系,通过改变渣中B2O3和Al2O3含量,来分析其对钢液氮含量的影响作用.通过对实验结果的分析得知,虽然渣中B2O3和Al2O3对钢液脱氮作用不太明显,但是,熔渣中B2O3和Al2O3对钢液都有较好的保护作用,可以较好地阻止大气中的氮气进入钢液中.     

中间包保护渣中碳和V2O5含量对钢液氮含量的影响

为了研究中间包保护渣中碳和V2O5含量对钢液氮含量的影响,选用CaO—SiO2—Al2O2系碱性渣作为基础渣系进行实验。通过对实验结果分析可知,渣中的碳和V2O5含量对钢液脱氮都有一定的影响,但效果不一样。     

碱度对含钴包晶钢保护渣传热性能的影响

使用热流密度低的缓冷型保护渣可缓解包晶钢浇铸过程中因包晶相变导致的表面纵裂纹产生。添加新型助熔剂氧化钴到包晶钢保护渣中,发现保护渣的热流密度下降,且热流密度最低加入量为2%。碱度也是影响保护渣传热性能的重要因素,通过改变含钴保护渣的碱度,研究碱度对含钴保护渣传热性能的影响,发现碱度越高越有利于降低保护渣传热性能,并且碱度也是通过改变含钴包晶钢保护渣的结晶度来影响保护渣的传热性能的。     

BN对IF钢连铸结晶器保护渣理化性能的影响

采用BN替代碳质材料,研究BN对IF钢连铸保护渣理化性能的影响,在此基础上设计开发出IF钢新型连铸保护渣.新型连铸保护渣在熔化特性、粘性特征、夹杂物吸收能力和结晶性能等方面与传统连铸保护渣十分接近.新型骨架粒子BN可以使连铸保护渣熔化温度、熔化速度、粘度和结晶温度减小、Al2O3吸收速率增大.采用新型连铸保护渣可以彻底解决IF钢的结晶器内增碳问题,不会发生IF钢增硼问题,而在非稳态浇注条件下可能发生增硼反应.     

保护渣碱度对薄板坯结晶器平均热流量的影响

在钢的连铸过程中,钢水在结晶器内的凝固对铸坯的产量和质量均有很大影响,几乎所有的铸坯表面缺陷均形成于结晶器内。近年来,随着连铸拉速的增加及对铸坯表面质量要求的提高,有关结晶器冷却、传热对钢水的初始凝固及表面纵裂纹影响的研究成为连铸科学研究的重点。结晶器壁热流不均是纵裂纹产生的有利环境,保护渣控制传热为常用的措施。薄板坯浇铸时由于拉速高,为获得表面无缺陷铸坯,对保护渣控制传热的要求更高,同时也需协调保护渣的润滑功能。通过生产试验,研究比较3种碱度保护渣（CaO/SiO2分别为1.06、1.26和1.48）对薄板坯结晶器平均热流量的影响,发现与低碱度保护渣相比,使用高碱度保护渣时,结晶器热流量最低,有利于实现弱冷却,形成均匀凝固坯壳,在一定拉速条件下浇铸裂纹敏感钢种时有助于获得良好表面质量的铸坯。     

五元渣密度及在镍基合金工业熔炼的应用

实验研究了五元渣（质量分数分别为CaF2 50%65%,CaO 50%65%,Al2O3 18%30%,SiO24%10%,MgO 1%7%）的组元含量、熔化温度（13251463℃）对其密度的影响。随着熔渣温度不断升高,其密度呈下降的趋势,1463℃时五元渣的密度为2.1992.446 g/cm3。65CaF2-9CaO-18Al2O3-8Si O2-7Mg O具有较低的密度（2.199 g/cm3）,较好的流动性,低的粘度和良好的表面张力。3 t电渣炉熔炼Inconel600和Inconel625镍基合金的工业应用结果表明,电渣铸锭成分均匀性良好,[O]≤20×10–6,[N]≤50×10     

FeOT-CaO-SiO2-Al2O3渣系中铅及其氯化物蒸汽压测定

利用Knudsen喷射法测试FeOT?CaO?SiO2?Al2O3渣系中铅及其氯化物的蒸汽压。结果显示该复杂体系中铅及其氯化物的蒸汽压随温度升高而升高。对于不含氯元素的渣系,铅的挥发气体种类为PbO 和金属Pb。二者蒸汽压的对数(lnp)与温度的倒数(1/T)之间呈良好的线性关系。金属 Pb 蒸汽形成比例越高,总的蒸汽压越高。铅的蒸汽压随FeOT?CaO?SiO2?Al2O3渣系碱度的升高、随FeO含量及w(Fe2+)/w(Fe3+)比例的升高而升高。对于含有Cl元素的渣系,铅的挥发气体种类为PbCl2和PbCl,二者总的蒸汽压随渣碱度及FeO含量的降低而升高。     

高碱度高润滑性连铸保护渣的研究和应用

正如果在连铸过程中钢液发生包晶反应,坯壳在凝固过程中收缩量增大,裂纹敏感性增强,铸坯容易出现以表面纵裂为代表的一系列质量缺陷。因此,在包晶钢的连铸过程中,传统的技术路线着重提高保护渣的结晶温度和析晶量,以均匀和减弱凝固坯壳向结晶器壁传热的热流密度,从而缓和铸坯表面的纵裂倾向。但铸坯的润滑和传热均通过渣膜实现,单方面提高保护渣的结晶温度和结晶量将直接增加固渣膜厚度,减小液渣膜厚度,从而恶化铸坯润滑状况。     

结晶器保护渣的润滑与传热控制功能剖析

对保护渣渣膜在润滑与控制传热两个方面的功能发挥进行了剖析,如黏-温曲线、转折温度,渣膜结晶状态和析出相进行了研究,并指出渣膜的转折温度、结晶率对润滑功能发挥起主要作用;而渣膜的闭孔率、表面粗糙度、枪晶石比例对控制传热功能具有关键性的影响。同时,对3种典型保护渣的渣膜凝固特性进行了研究,讨论了与钢种特性和连铸工艺相适应的保护渣基本性能参数,如碱度、熔点、黏度、转折温度、烧结性能、渣膜中气体等对发挥润滑与控制传热两个功能的影响。提出了保护渣管理方面需要重点控制的内容,如保护渣全水含量高低,生产过程中更换不同性能保护渣对传热与润滑的持续影响,液渣池深度的合理值等。     

高碳钢连铸保护渣的性能

为了研究高碳钢保护渣在连铸过程中的匹配性,对典型工业高碳钢保护渣的熔化、润湿、黏度、渣膜分布,以及传热性能进行研究。结果表明,4个高碳钢保护渣的开始熔化温度范围为1 110~1 129 ℃,润湿角范围为30.1°~37.8°,黏度范围为0.210~0.312 Pa·s,转折温度范围为1 046~1 130 ℃,渣膜的液态层比例为14.7%~18.9%。其中,1号高碳钢保护渣熔化温度较低(熔化区间1 110～1 345 ℃)、黏度较低(0.264 Pa·s)、渣膜液态层较高(比例为18.9%)、转折温度(1 059 ℃)和控热能力均适宜,表明该渣在高碳钢连铸结晶器中可以迅速熔化,形成足够的液态渣,并从弯月面渗入渣道,形成均匀的渣膜,从而润滑铸坯,避免黏结漏钢和裂纹等缺陷,保障高碳钢连铸的顺行。     

保护渣对结晶器热流的影响

对比5种中碳钢保护渣对结晶器热流的影响,发现不同的保护渣对结晶器的热流有明显的影响,结晶器热流过大或热流稳定性越差铸坯产生纵裂的概率越大.对渣膜取样研究表明,保护渣对结晶器热流的控制是通过渣膜结构来实现的,要得到控制热流好的渣膜结构必须保证渣膜的高结晶率.总结出了适合邯钢中碳钢生产的保护渣组成.     

保护渣对430不锈钢铸坯表面质量的影响

针对太钢(TISCO)430不锈钢连铸坯表面存在结疤、凹陷等质量问题,采用半球点熔点仪、黏度仪、扫描电镜等方法,系统研究了保护渣理化性能、连铸结晶器振动参数以及冷却强度对表面缺陷的影响。结果表明,保护渣黏度低、结晶性能弱是造成铸坯表面缺陷的主要原因。为此,通过优化保护渣的化学成分,将保护渣的黏度由0.20提高至0.33 Pa·s,改善了渣膜的均匀性;碱度由1.00提高至1.16,提高了保护渣控制传热的能力。从而消除了铸坯结疤、凹陷等缺陷,实现了铸坯无修磨。同时,受保护渣中氟含量和黏度的影响,浸入式水口的寿命明显提升,连浇炉数由10炉提高到12炉。     

高拉速方坯连铸结晶器钢渣界面行为特征

对于高拉速连铸,结晶器内高通钢量下的钢液与保护渣流动行为控制是保证结晶器区合理凝固与冷却控制的重要一环。通过建立三维方坯连铸结晶器内多相流动、传热与凝固耦合数学模型,研究结晶器内高速钢液瞬态流动现象及其对液面波动与保护渣流动的影响。结果表明,结晶器内高速钢液冲击钢渣界面使弯月面处形成明显的凸起,同时导致水口附近界面波动剧烈。液态保护渣的流动行为受液面波动影响较大,不连续的保护渣流入造成了厚度不均匀的固态渣膜形成,不规整的固态渣膜转而又阻碍了液态保护渣的流入。     

A coupled model on fluid flow,heat transfer and solidification in continuous casting mold

Fluid flow, heat transfer and solidification of steel in the mold are so complex but crucial, determining the surface quality of the continuous casting slab. In the current study, a 2D numerical model was established by Fluent software to simulate the fluid flow, heat transfer and solidification of the steel in the mold. The VOF model and k-ε model were applied to simulate the flow field of the three phases(steel, slag and air), and solidification model was used to simulate the solidification process. The phenomena at the meniscus were also explored through interfacial tension between the liquid steel and slag as well as the mold oscillation. The model included a 20 mm thick mold to clarify the heat transfer and the temperature distribution of the mold. The simulation results show that the liquid steel flows as upper backflow and lower backflow in the mold, and that a small circulation forms at the meniscus. The liquid slag flows away from the corner at the meniscus or infiltrates into the gap between the mold and the shell with the mold oscillating at the negative strip stage or at the positive strip stage. The simulated pitch and the depth of oscillation marks approximate to the theoretical pitch and measured depth on the slab.     

低碳钢高拉速板坯保护渣的工业试验与应用

提高连铸机拉速是炼钢产线提率的有效手段,而连铸保护渣是高拉速连铸技术中的重要技术环节。从保护渣的理化性能、使用性能和使用效果等方面对3种低碳钢高拉速保护渣(I、II、III)在工业现场开展了对比研究。通过初步工业试验发现,保护渣III的液渣层厚度合理、消耗量高、摩擦力低、传热能力强、饱和热通量高、热轧板卷的夹渣指数低。将保护渣III用于低碳钢板坯高拉速常规化生产,以1.80~1.95 m/min的拉速共浇注500多炉低碳钢,未发生黏结报警,夹渣降判率仅为0.47%。     

CSP包晶钢连铸用保护渣综合理化性能的优化

为了提高保护渣在CSP生产包晶钢过程中的匹配性,针对CSP工艺的连铸特点及包晶钢的凝固特点,总结了两者对保护渣理化性能的要求;对工厂CSP包晶钢连铸保护渣1号进行优化得到保护渣2号,并通过单双丝热电偶技术、高温旋转黏度仪、扫描电镜对其熔化性能、传热性能、黏流性能、结晶性能展开了具体表征与评价。研究结果表明,保护渣2号的润滑性能与控热能力均优于保护渣1号,较好地解决了润滑与传热的之间的矛盾;除此以外,保护渣2号的熔化温度较低,熔速较快,具有良好的熔化性能。因此,保护渣2号的理化性能优异,满足了CSP包晶钢连铸保护渣的设计与性能要求。     

小方坯9SiCr铸坯渣沟成因分析及改进措施

宣钢在生产高碳合金工具钢9SiCr过程中铸坯表面出现严重的渣沟缺陷,严重的还会导致渣沟漏钢问题。针对这些问题通过现场调研和数据分析,研究了钢种特性、钢水成分和连铸保护渣性能,得知钢中氢的质量分数高、连铸保护渣性能不匹配、连铸工艺匹配性存在问题是导致渣沟及渣沟漏钢产生的主要原因。通过将钢中氢的质量分数控制为0.000 17%~0.000 23%,将保护渣的碱度从0.83降低到0.71,并添加质量分数为0.8%的Li₂O,调整连铸工艺参数将浇铸温度控制为1 480~1 495 ℃、水口插入深度为100~120 mm和结晶器锥度为1.2%~1.5%/m,最终解决了9SiCr铸坯出现渣沟及渣沟漏钢的问题。     

钢渣反应对高钛钢保护渣物化特性的影响

针对高钛钢连铸过程中钢渣反应及反应前后保护渣性能变化的问题,以高钛钢连铸保护渣为研究对象,通过实验室钢渣反应研究了钢渣的反应性,并对比了2种不同TiO₂含量的连铸保护渣与高钛钢反应前后组分和性能的变化。试验结果表明,在钢中钛质量分数为0.68%时,保护渣中的TiO₂质量分数由10%增加到15%,钢渣间均存在着钢中钛与保护渣中氧化物组分的反应,但TiO₂含量的增加明显抑制了钢渣反应的进行;钢渣反应前后保护渣熔点、黏度和转折温度略有增加;研究的高钛钢保护渣结晶矿相主要为LiTiO₂和BaTiO₃结晶相,钢渣反应对保护渣的主要结晶矿相种类影响较小。