Fe- Ni- Cr 系合金连铸保护渣冷却过程矿相析出热力学分析

采用 Factsage 热力学软件计算和实验室研究相结合的方法，探究碱度 ( 0. 8 ～ 1. 2 ) 、BaO 含量 ( 5% ～ 15% ) 、B₂ O₃ 含量(5% ～15% ) 对 Fe-Ni-Cr 系耐蚀合金连铸保护渣 CaO-SiO₂ -Al₂ O₃ -CaF₂ -Na₂ O-MgO 系冷却过程矿 相析出的影响 。 结果表明，当熔渣碱度由 0. 8 升高到 1. 2 时，析晶温度由1 201．7 ℃ 升高到1 256．4 ℃，硅酸盐含量 从 83. 1% 降低到 79. 6% ; 熔渣中 BaO≤10% 时，随着 BaO 含量的升高，熔渣中晶体析出会受到抑制 。当熔渣中添加 10% BaO 时，晶体析出总量降低到 61. 1 % ; 当熔渣中添加 10% B₂ O₃  时，晶体析出温度降低到1 086．7 ℃，晶体析出 量降低为 66. 3% ; B₂ O₃  含量≤10% 时，可以促进熔渣玻璃化 。 最佳碱度为 1．0，BaO 或 B₂ O₃  加入量为 10% 。     

稀土氧化物对连铸保护渣结晶温度的影响

为了解决稀土钢浇注时因稀土氧化物进入保护渣导致保护渣性能改变的问题,用热重一差热分析仪系统地观测了稀土氧化物对不同碱度及BaO、B2O3和Li2O含量的保护渣结晶温度的影响。结果表明,稀土氧化物对保护渣结晶温度影响显著,特别是稀土氧化物从零增至5％时最为明显。随着稀土氧化物含量的继续增加,保护渣结晶温度缓慢升高。低碱度可以抑制保护渣中稀土矿物初生晶核的析出;BaO有利于稀土氧化物在保护渣中的溶解和扩散;B2O3基本上可消除稀土氧化物引起的保护渣结晶温度升高的不良影响;Li2O可阻止高熔点结晶相的析出,降低含稀土氧化物保护渣的结晶温度。     

BaO对连铸保护渣熔化行为和结晶矿相的影响

实验研究和分析了BaO(2%～8%)对连铸结晶器保护渣(%:3～5MgO、1～2Al₂O₃、8Na₂O、3～4B₂O₃、2Li₂O、3～4C)熔化和结晶温度的影响以及无氟渣的结晶矿相。结果表明,随BaO含量由2%增加至8%,保护渣的熔化温度由1053℃降至1011℃,结晶温度降低较少,从954℃降至948℃;无氟渣的结晶矿相为黄长石,是铝黄长石(Ca₂Al₂SiO₇)、镁黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)和钠黄长石(NaCaAlSi₂O₇)的固溶体,可通过调整渣膜中黄长石的析晶率,控制结晶器与坯壳间的传热。     

助熔剂对CaO-Al2O3基保护渣理化性能的影响

针对高铝钢用钙铝基连铸保护渣在浇铸过程中存在的渣条严重、粘结漏钢报警频发等问题,通过调整助熔剂含量,考察了以B2O3替代CaF2对保护渣熔化温度、黏度及结晶性能的影响。结果表明,随着B_2O_3替代CaF2质量分数的增加,保护渣的熔化温度和转折点温度不断降低,高温下的黏度不断提高。而且,CaF_2质量分数较高时,保护渣的析晶性能较强,高温处析出Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2。随着B_2O_3取代CaF2质量分数的增加,保护渣的析晶性能受到明显抑制,析晶物相的变化规律为Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2→2CaO·Al2O3·SiO2→单一液相。B2O3取代CaF2质量分数为10%时,保护渣的析晶性能得到有效抑制,可有效降低粘结报警频率,满足高铝钢种的浇铸需求。     

连铸保护渣的结晶过程

 连铸保护渣在结晶器内的结晶行为无法直接观测。为了模拟保护渣在结晶器内的结晶行为,采用热丝法研究保护渣在高温下等温和连续冷却下结晶性能,直接观察保护渣析晶的全过程,发现温度影响析出晶体的形貌和结晶率。绘制保护渣TTT曲线和CCT曲线,表征保护渣析晶行为与时间、温度的关系。在冷却速率5~25 ℃/min范围内,DSC法测定保护渣结晶温度下降110 ℃;在冷却速率6~30 ℃/min范围内,热丝法测定保护渣结晶温度下降86 ℃。     

CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2固态渣系的再结晶性能

 含铝钢连铸时,钢水中的铝与保护渣中SiO2反应导致保护渣中Al2O3含量增加而SiO2含量减少,导致保护渣的热物理性能发生变化,从而影响了铸坯的质量。在以前的研究基础上使用X射线衍射仪(XRD)和差热分析仪(DTA)以及扫描电镜(SEM)研究了高铝保护渣固态渣膜的结晶行为与晶体显微结构的变化规律。结果表明,高铝保护渣中CaF2的析出主要是因为SiO2含量的减少和Al2O3含量的增加导致大量的Ca2+的功能由电荷补偿变为网络修饰体,温度降低时CaF2首先析出;随着保护渣中Al2O3含量的增加,在同一加热速率下析晶温度升高;当保护渣中Al2O3含量较少时,析出晶体为枪晶石(Ca4Si2O7F2)和少量的CaF2,当Al2O3含量大于5%(质量分数,下同)时,霞石(NaAlSiO4)进一步析出,且随着Al2O3含量的增加,析出晶体的尺寸减小。     

Li2O对CaO-Al2O3基保护渣结晶性能的影响

摘要：高铝钢用新型CaO-Al2O3基连铸结晶器保护渣结晶性能较强，在连续浇铸过程中易出现润滑与传热功能协调不均的问题。基于此，针对新型CaO-Al2O3基保护渣，考察了典型助熔剂Li2O对保护渣析晶温度、析晶物相等性能的影响，并进行了相关结晶动力学分析。结果表明，提高Li2O含量可使保护渣的临界冷却速率和初始结晶温度呈现先降低后升高的趋势，当Li2O质量分数为4%时，保护渣结晶倾向最弱。随Li2O质量分数从0增至6%，保护渣的结晶孕育时间先延长后缩短。析晶物相由CaAl4O7+CaF2转变为CaAl4O7+CaF2+LiAlO2，Li2O的加入及其含量的提高促进了LiAlO2的析出。此外，随Li2O质量分数从0增至6%，保护渣结晶活化能先增大后减小，析晶过程受到的阻力先增强后减弱，与结晶性能的变化规律相吻合。     

热制度对铜渣微晶玻璃结构和性能的影响规律

一步法制备微晶玻璃是一种能够有效实现对冶金渣中“渣”和“热”同时利用的方法。以铜渣为研究对象,通过对铜渣重熔过程的研究,获得了接近现场铜渣矿相组成的重熔条件,在此基础上,探究了在不同的浇铸温度、不同的热处理温度对一步法生产的微晶玻璃结构和性能的影响。结果显示,在不同温度制度下,微晶玻璃中的晶相以不规则多面体形状的尖晶石和长条棒状的橄榄石为主。尖晶石矿物有利于微晶玻璃性能,而橄榄石大量析出不利于其性能,提高浇铸温度有利于尖晶石的析出。母玻璃中橄榄石和尖晶石析晶速率最大的温度分别为1 100 ℃和1 050 ℃。提高浇注温度≥1 500 ℃,降低析晶温度≤1 050 ℃,有利于抑制橄榄石并促进尖晶石析出,从而提高微晶玻璃性能。较优的一步法热制度为浇注温度1 500 ℃,析晶温度1 050 ℃,此时微晶玻璃的抗折强度达到78.06 MPa。      

连铸结晶器保护渣结晶性能的研究

实验研究了结晶器保护渣(％:37CaO、2MgO、40SiO₂、5Al₂O₃、5Na₂O、11CaF₂)在1 300-1 000℃的结晶过程和性能。结果表明,冷却速率≤2℃／s时,该渣的结晶化率达100％。在冷却速率0．1℃／s时,保护渣首先析出树枝状晶体,然后以片状晶体形态析出,直到结晶终止。通过X-射线衍射分析,得出析出的晶体主要有枪晶石(Ca₄Si₂O₇F₂)镁黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)、硅灰石(CaSiO₃)及镁铝尖晶石(Al₂MgO₄)。     

高铝钢连铸保护渣结晶矿相的研究

 针对高铝钢浇铸过程中保护渣Al2O3含量大幅增加而导致保护渣玻璃形态恶化的问题,采用SEM和XRD分析方法对高铝钢浇铸前后保护渣的显微组织和结晶矿相进行分析,研究了不同组分对保护渣结晶性能的影响。结果表明：高铝钢连铸保护渣初始SiO2含量较高,保护渣玻璃形态较好。浇铸过程中随着保护渣Al2O3含量的增加和SiO2含量的减少,保护渣的结晶率增加,玻璃性能变差;渣中Li2O容易与F-生成LiF晶相;渣中CaF2含量较高时,容易析出CaF2晶体。     

BaO 和 Li2O 对 CaO 基脱硫精炼渣熔点和粘度的影响

以CaO(bal)-SiO₂(22.4%)-Al₂O₂(11.6%)-CaF₂(10%)精炼渣作为基础渣系,用BaO、Li₂O替代其中等量的CaO含量,固定(CaO+RxO)/SiO₂=2.5(RxO代表BaO或者Li₂O),对该脱硫精炼渣系的熔点和粘度进行了研究。结果显示在传统的CaO基熔渣中加入BaO、Li₂O可以降低渣系的熔点和粘度,有效地改善了渣钢反应的动力学条件。当(BaO,Li₂O)=15%时,熔渣的熔点分别为1267℃和1185℃,远低于不加添加剂时的熔点1326℃,当温度为1475℃时,熔渣粘度分别为0.98Pa·s和0.51Pa·s,远小于不加添加剂时的粘度1.79Pa·s,使渣系具有良好的流动性和熔化性能。     

CaF2和B2O3对中碳钢连铸结晶器保护渣物理性能的影响

用B₂O₃作为含氟渣中CaF2的替代熔剂,在保证两结晶器保护渣具有相近粘度和熔化温度的基础上,研究了成分为(%):31.1～35.5CaO、33.9～38.5SiO₂、12Al₂O₃、3MgO、5Na₂O、6～15CaF₂的含氟结晶器保护渣和(%):33.5～35.5CaO、36.5～39.5SiO₂、4Al₂O₃、5MgO、8～15Na₂O、2Li₂O、2～6B₂O₃的无氟结晶器保护渣的结晶温度、结晶能力以及对结晶器控制传热的影响。结果表明,8Na₂O-6B₂O₃无氟渣与5Na₂O-15CaF₂的含氟渣有相近的粘度和熔化温度,并对结晶器控制传热有相似的作用。      

高速连铸用保护渣

论述与高速连铸密切相关的保护渣技术,指出高速连铸与常速连铸用保护渣在其物性上有较大差异。高速连铸保护渣应具有较低的粘度,较低的结晶温度,较低的软化及熔融温度、合适的碱度和较快的熔化速度。配制高速连铸保护渣时应限制CaF_2、Na_2O的加入量,适当添加BaO、B_2O_3、Li_2O、K_2O、MgO等的助熔剂是有益的。     

ASP连铸结晶器铜板热流和温度的研究

根据在线实测的铜板温度以及ASP(Angang Strip Production)板坯连铸机冷却参数,建立了ASP板坯结晶器(高1 000 mm,铸坯断口面170 mm×2 000 mm)铜板传热模型以计算结晶器热流密度的分布函数和得出结晶器热流密度与结晶器高度的关系式。结果表明,铜板温度和热流密度的分布具有相似的规律性,结晶器内、外弧铜板宽度方向上中心和角部的热流波动分别约为400 kW/m²和200 kW/m²,其温度差分别约为30℃和20℃。     

Influence of La2O3 on crystallization behavior of free-fluoride mould flux and heat transfer of slag films

In order to research the influence of La2O3 on crystallization behavior of free-fluoride mould flux and the heat transfer of slag film,free-fluoride mould flux with various La2O3 content were investigated by using self-made mould simulator,comprehensive thermal analyzer and SEM-EDS.With the increase of La2O3 content from 0% to 20%,the crystallization ratios of mould flux films were improved from 2% to 90% and the thicknesses of films were also enhanced over two times.Moreover,crystallization temperature was greatly raised and its increasing extent reached 100 oC.It could also decrease the melting temperature of casting powder about 50 oC.However,the undissolved La2O3 particles appeared in slag film if the ratio of La2O3 in free-fluoride mould flux was much too high.     

Crystallization Temperature and Crystallization Ratio of Mold Flux

Moldfluxformsaliquidphaseinfiltratinginto thegapbetweenthemoldandstrand.Thelayerof fluxfilmonthemoldplateisasolidglassylayer,whilethelayerclosesttothestrandremainsliquid andacrystallizationlayerliesbetweenthistwolay ers[1-3].Thecrystallizationtemperatureo…     

Al2O3对超高碱度连铸保护渣理化性能的影响

Al₂O₃是一种两性氧化物,在高碱度条件下呈现酸性氧化物特征,而在低碱度条件下表现出碱性氧化物的行为,是冶金熔渣中常见的一种组元.以超高碱度保护渣(综合碱度R=1.75)为研究对象,分析了Al₂O₃对保护渣流动特性、熔化特性和凝固特性的影响规律.研究结果显示:渣中Al₂O₃质量分数每增加1%,熔化温度上升5℃左右,转折温度下降12℃左右,开始结晶温度平均下降11℃左右.平均结晶速率随渣中Al₂O₃质量分数的增加而减小.且随着Al₂O₃质量分数的增加,保护渣结晶矿相中晶体比例逐渐降低,但晶体保持枪晶石的种类不变.     

X射线荧光光谱法测定冶金渣料中主次成分

以L₂B₄O₇和LiBO₂ [m(L₂B₄O₇) ∶m(LiBO₂)=2∶1] 为熔剂,LiNO₃为氧化剂,LiBr为脱模剂,熔融法制备样品,建立了X射线荧光光谱对冶金渣料中的TFe、SiO₂、TCa、MgO、TiO_2、MnO、P₂O₅、Al₂O₃、K₂O和Na₂O的快速检测方法。采用高炉渣、转炉渣、电炉渣系列标样绘制校准曲线,并通过加入钾长石、钠长石等适宜标准样品进行曲线分析范围扩展,使曲线既可以用于高炉渣、转炉渣、电炉渣等炉渣类样品分析,也可用于保护渣样品的检测分析。试验对稀释比、熔样温度、保护渣试样预处理温度等主要条件进行了探讨。结果表明,当试样与熔剂质量比为1∶10和熔样温度为1 050 ℃(熔样前保护渣样品预处理温度以700 ℃为宜)时,所得试样在熔剂中分散度(浓度)适当,同时适用于中高、低含量组分的测定。对一标准样品进行10次测定,各组合测定结果的相对标准偏差为0.07%~1.9%。方法用于各类实际冶金渣料分析时,结果与其他分析方法相一致。     

Study on Properties of Alumina‐Based Mould Fluxes for High‐Al Steel Slab Casting

During the continuous casting of high‐Al steel, the dynamic reduction of silica‐based mould fluxes by the aluminium in the steel leads to changes in their composition and physical properties. The alumina‐based mould flux has been suggested as an alternative to alleviate this reduction problem. However, until now, the smooth running of high‐Al steel continuous casting has been impeded by the lack of systematic investigation of properties of this slag. In this paper, the effects of typical components on the properties of alumina‐based mould fluxes are discussed. The experimental results show that: (a) an increase in F^? can reduce the viscosity while increasing the melting and break temperatures; (b) with increasing Li₂O, the viscosity, melting temperature, and break temperature first decrease and then increase; (c) with the addition of BaO, the viscosity, melting temperature, and break temperature remain at a low level, while a further increase in BaO causes a decrease in viscosity, an increase in melting temperature, and the stabilization of the break temperature; (d) BaO is favorable to stabilize the properties of mould fluxes for the dissolution of additional Al₂O₃; (e) the crystalline phases of the mould fluxes mainly contain 12CaO · 7Al₂O₃ and 11CaO · 7Al₂O₃ · CaF₂, and 12CaO · 7Al₂O₃ has great potential as a substitute for cuspidine.