含钛夹杂物对连铸保护渣性能的影响

含钛钢连铸过程中析出氮化钛夹杂,并参与渣-金界面反应,严重恶化传统含钛钢连铸保护渣的理化性能。研究了不同含量的TiN和TiO₂对不同碱度保护渣的熔点、黏度、结晶比例以及凝固温度等性能的影响规律。测试结果表明,TiN对CaO-SiO₂基保护渣的性能影响最大,随着渣中TiN含量的升高,保护渣的黏度、结晶比例和凝固温度大幅度升高;当TiN质量分数大于5%时,熔点大幅升高。TiO₂对CaO-Al₂O₃基保护渣的性能影响最大,当TiO₂质量分数小于4%时,可小幅度降低保护渣的黏度和凝固温度;当TiO₂质量分数大于10%时,渣中钙钛矿成为主要析出物相,熔渣的性能严重恶化,影响对坯壳的润滑作用。通过对比3种不同碱度的基础渣发现,CaO-SiO₂-Al₂O₃基保护渣具有较好吸收含钛夹杂物的能力。     

保护渣对铝钛系夹杂物溶解的吸收规律

以CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-CaF₂-MgO为基础渣系,采用旋转动力学方法研究了不同碱度、BaO质量分数(0~15%)、B₂O₃质量分数(0~15%)对连铸保护渣吸收Al₂O₃或TiO₂速率的影响以及吸收前后矿相变化。结果表明,保护渣吸收TiO₂的速率要远大于吸收Al₂O₃的速率;添加BaO或B₂O₃后均能提高保护渣吸收Al₂O₃和TiO₂的能力;保护渣主要物相为钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO₂)、钙铝黄长石(2CaO·Al₂O₃·2SiO₂)、枪晶石(3CaO·2SiO₂·CaF₂)及玻璃相(Na₂O·Al₂O₃·SiO₂);添加BaO后,钙镁黄长石转变为重硅酸钡钙镁(2CaO·MgO·2SiO₂·BaO),并抑制黄长石和枪晶石晶体长大;当添加B₂O₃的质量分数不低于10%,保护渣形成的物相为玻璃相。试验条件下,不同碱度的保护渣和添加B₂O₃的保护渣中TiO₂仍以TiO₂形式存在,而在添加BaO的保护渣中,TiO₂形成钙钛矿。     

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。     

含B2O3钙铝基连铸保护渣剪切变稀特性

为兼顾钙铝基连铸保护渣在结晶器弯月面上下方不同剪切速率区域的冶金功能,从非牛顿流体特性角度出发,研究了CaO-Al₂O₃-Li₂O-B₂O₃保护渣的剪切变稀特性。结果表明,在剪切稀化温度区间内,随着温度的降低,保护渣剪切变稀特性逐渐增强。在钙铝基保护渣中,B₂O₃对剪切变稀特性具有明显的抑制作用,该作用与其在硅酸系保护渣中的作用明显相反。在1 300 ℃下,B₂O₃质量分数由4%提高至6%时,保护渣剪切变稀特性逐渐减弱。当B₂O₃质量分数提高至8%时,保护渣转变为牛顿流体,剪切变稀特性消失。     

TiO2和Al2O3对CaO-SiO2-CaF2基础焊接渣系熔化特性的影响

研究了TiO₂和Al₂O₃对CaO-SiO₂-CaF₂基础焊接渣系黏度、熔化温度、表面张力等熔化特性的影响，并利用XRD和拉曼光谱分析四元焊渣的物相和结构特征.结果表明，TiO₂含量增加会显著降低焊接熔渣黏度、熔化温度及表面张力，提升熔渣流动性；Al₂O₃含量增加会使焊接熔渣黏度、熔化温度及表面张力先略有升高后明显降低.CaO-SiO₂-CaF₂-TiO₂和CaO-SiO₂-CaF₂-Al₂O₃四元焊渣完全熔化后，其黏度均在0.2 Pa·s以下，继续升温对黏度无显著影响，低于熔化温度后，焊渣随温度降低迅速凝固，呈明显的短渣特性.经XRD和拉曼光谱分析可知，四元焊接熔渣中主要含具有硅酸盐网络结构的Ca₄Si₂O_...     

Na2O对NaF-AlF3低温电解质中Al2O3溶解性能的影响

本文研究了添加Na₂O的Al₂O₃在NaF-AlF₃低温电解质中的溶解速度。通过氧分析仪对电解质中不同时间段的氧化铝浓度进行测定，经过计算获得电解质中氧化铝的溶解速度。研究结果表明：在NaF-AlF₃低温电解质体系中，在氧化铝中加入Na₂O可以显著提高氧化铝在电解质中的平均溶解速度，氧化铝中Na₂O含量越高，平均溶解速度越快。当熔盐温度升高时，NaF-AlF₃中氧化铝溶解速度逐渐加快。氧化铝平均溶解速率取决于实验0～5 min时间段内电解质中氧化铝溶解量。     

BaO对CaO-Al2O3基保护渣熔化温度、结晶及微观结构的影响

CaO-Al₂O₃基保护渣在解决高铝钢连铸过程渣-金反应性问题中展现了巨大潜力,但仍存在结晶能力过强、熔化温度偏高等问题。因此,研究了BaO对CaO-Al₂O₃-CaF₂-B₂O₃-Na₂O-Li₂O-MgO多元渣系熔化温度、结晶行为和微观结构的影响。研究结果表明,BaO的加入降低了渣系软化温度和熔化温度,随着BaO含量的增加,降低程度减弱;BaO的加入使渣系结晶相由Ca₁₂Al₁₄O₃₃和Ca₃B₂O₆ 2相共同析出转变为Ca₁₂Al₁₄O₃₃、Ca₃B₂O₆和BaAl₂O₄ 3相共同析出,且随着BaO 的增加,渣系结晶温度降低,结晶能力减弱;Ba2+对[AlO₄]5-具有较强电价补偿效应,使其能够稳定存在,Al-O网络结合更为紧密,游离O2-难以进入孔隙中破坏桥氧链接,从而导致网络聚合度轻微升高,原子扩散能力降低,提高了结晶动力学势垒,抑制了结晶。     

高铝钢用保护渣结晶行为

结晶特性是保护渣最重要的理化指标之一,直接影响着连铸坯表面质量和连铸顺行。以高铝钢用传统低碱度CaO-SiO₂系和新型CaO-Al₂O₃系保护渣为对象,采用单丝热电偶技术和扫描电镜对保护渣液相结晶/玻璃相结晶的结晶温度、演变过程和微观形貌进行了研究。结果表明,液相结晶过程中CaO-Al₂O₃系保护渣更容易结晶,而玻璃相结晶过程中CaO-SiO₂系保护渣更容易析出晶体。此外,上述两种保护渣均具有较快的液相结晶速度,且液相结晶与玻璃相结晶的生长方式和形貌存在明显差异。     

CeAlO3夹杂物在中间包覆盖剂的溶解行为

钢中存在的大量高熔点稀土夹杂物会在连铸过程中引发水口结瘤问题。通过静态法和热丝法高温原位观察研究了CeAlO₃夹杂物在中间包覆盖剂的溶解行为。静态试验研究结果表明,CeAlO₃在溶解过程中会产生中间层。随着溶解时间的增加,CeAlO₃溶解程度加剧,溶解形成的中间产物CaCeAl₃O₇逐渐长大。热丝法(SHTT)原位观察试验表明,CeAlO₃颗粒在溶解过程表观尺寸先降低后增加最后保持相对稳定。CeAlO₃在当前熔渣的溶解通过与渣中CaO反应形成产物层,然后形成的产物层向渣中溶解。因此,CeAlO₃在当前熔渣中的溶解方式为间接溶解。     

等离子喷涂制备镍基Al2O3-TiB2金属陶瓷涂层

利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了机械合金化对Ni、Al、TiO₂、B₂O₃混合粉末组织的影响。采用等离子喷涂在铝合金基体表面制备了Al₂O₃-TiB₂金属陶瓷涂层,并对涂层进行了显微硬度的测试。结果表明,30%Ni-(Al-TiO₂-B₂O₃)粉末球磨20 h后作为喷涂原料效果最好;在铝合金基体表面成功制备了Al₂O₃-TiB₂金属陶瓷涂层,涂层显微硬度高于铝合金,达到了1400 HV0.1。     

保护渣黏度对连铸润滑影响的模拟仿真

保护渣的黏度是评价连铸过程润滑效果的重要指标,合适的黏度是保证连铸过程均匀润滑和传热的关键。基于多相流和热焓-多孔介质模型,建立了二维非稳态模型研究结晶器振动过程弯月面处液渣的流动行为,对比了不同黏度的保护渣的润滑过程的差异。黏度测试结果表明,超低碳钢保护渣添加质量分数9%的Al₂O₃后,保护渣高温(1 300 oC)黏度明显升高,黏度-温度曲线特征表明保护渣逐渐由结晶渣变成玻璃渣。计算结果表明,黏度增大后,弯月面处液渣的流动速度减小,液渣膜厚度减薄,渣消耗量减少,且在不同的振动周期内液渣膜厚度和渣消耗量变化无明显的周期性变化。     

Thermodynamic properties and phase diagrams of the binary systems B2O3–Ga2O3, B2O3–Al2O3 and B2O3–In2O3

We calculated the binary phase diagrams B₂O₃–Ga₂O₃, B₂O₃–In₂O₃ and B₂O₃–Al₂O₃, and the Gibbs energy of formation of the binary compounds, using experimental liquidus data. The B₂O₃–Ga₂O₃ system is of industrial importance, because liquid B₂O₃, in which Ga₂O₃ is not very soluble, is used to protect GaAs during growth of single crystals of GaAs. During recovery of noble metals B₂O₃ is added to slags containing Al₂O₃ to lower the melting point and the viscosity. The B₂O₃–In₂O₃ system is of much less importance to industry. In all three systems we have a liquid miscibility gap, and also solid binary compounds, none of which melt congruently. The miscibility gaps are not surprising, because even in the B₂O₃–Bi₂O₃ system where four congruently melting compounds are present, a liquid miscibility gap exists close to B₂O₃.     

Dissolution behavior of alumina in mold fluxes for steel continuous casting

Dissolution of alumina in various mold fluxes for steel continuous casting has been investigated by employing the rotating cylinder method. The weight loss of the rod, the dipping area and the immersed time were measured to determine dissolution rate of Al₂O₃. The dissolution rate increased with temperature of molten fluxes, the rotating speed of the rod and the addition of MgO, CaF₂ and Na₂O components in the mold flux. When the Na₂O content exceeded 5%mass, the dissolution rate was found to decrease. Intermediate compounds such as CaO·6Al₂O₃, CaO·2Al₂O₃ and 2CaO·Al₂O·SiO₂ formed at the Al₂O₃/flux interface and formation of three compounds was found to play important roles in the dissolution rate. In conclusion, the dissolution of Al₂O₃ was controlled not only by the mass transfer in the molten flux also by the formation of intermediate compounds on the interface.