超低碳钢连铸坯钩状坯壳的演变与夹杂物的捕集

超低碳钢常用于生产汽车面板等表面质量要求较高的产品.连铸坯皮下的钩状坯壳很容易捕集夹杂物导致冷轧钢板表面出现翘皮、亮/暗线等缺陷,对产品质量具有严重危害.采用数值模拟分析了钩状坯壳的形成和演变过程.将计算的初生坯壳形状制作成物理模型,模拟了夹杂物在凝固前沿被捕集的过程,并对凝固钩区域不同位置的夹杂物的受力特征进行了分析.结果表明,凝固钩在弯月面中形成以后,不会直接湮没进坯壳内,而是要经历熔化、变粗、生长、湮没等逐步演变的过程.数值模型预测拉速1.3 m·min-1条件下最终存留在坯壳中的凝固钩深度约为2.5 mm,这与实际观察到的钩状坯壳的尺寸基本一致.模拟得到的钩状坯壳形貌与铸坯表层和漏钢坯壳的金相特征较为接近.夹杂物最容易在凝固钩下表面被捕集,不容易在凝固钩上表面被捕集,特别是对尺寸相对较大的夹杂物.但是溢流发生时,靠近弯月面处的夹杂物可能随着钢流进入到初生凝固钩上部而被快速冷却的钢液包裹.两道凝固钩之间的坯壳由于其凝固前沿处于垂直分布,小于100 μm夹杂物可能被捕集而大尺寸夹杂物不易被捕集.      

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。     

430不锈钢用连铸保护渣渣圈形成长大机理分析和控制措施

针对430不锈钢(0.03～0.04C,16～17Cr)生产过程中渣圈粗大的问题，利用电感耦合等离子体发射光谱仪、半球点熔点仪、粘度仪等设备对比分析了保护渣与渣圈的化学成分与理化性能，通过电子探针观测渣圈的微观结构，探究渣圈形成长大的机理。研究发现：除渣圈C含量0.53%和原渣C含量2.87%外渣圈成分与原渣无明显变化，但粘度与熔点均有所降低，渣圈约70%的区域由烧结相构成，其余30%为结晶相，主要由枪晶石与黄长石构成。烧结相的大量粘结是渣圈形成长大的主要原因。提高保护渣中预熔料比例至70%～80%及炭黑含量≥2%,并在生产中进一步稳定保护渣熔化过程，可有效抑制渣圈长大。     

高钛钢连铸结晶器内钢-渣界面反应行为

为了更好地控制高钛钢在连铸生产过程中的钢-渣界面反应,利用电磁感应炉对w([Ti])为0.05％～1.91％的3个级别高钛钢和传统的CaO-SiO2系保护渣进行钢-渣界面反应试验,进而系统地分析了不同Ti含量对钢-渣界面反应的影响规律.基于双膜理论,考虑组元的质量传输,进而判断钢-渣界面反应的限制性环节,并结合质量守恒...     

B2O3对CaO-Al2O3-SiO2基连铸保护渣性能及结构的影响

采用热力学软件计算了Ca O-Al_2O_3-Si O_2三元相图和Ca O-Al_2O_3-B_2O_3-Si O_2四元相图。根据低熔点选择原则,确定了B_2O_3和Ca O-Al_2O_3-Si O_2渣系主要成分的具体含量。采用Brookfield旋转黏度计和DHTT-Ⅱ型熔化结晶温度测定仪对不同B_2O_3含量保护渣的熔化性能和结晶性能进行了实验研究。进一步采用分子动力学软件对熔渣进行模拟,分析了保护渣的微观结构,深入探讨了保护渣性能与结构之间的关系。结果表明,B_2O_3对Ca O-Al_2O_3-Si O_2渣系的黏度和转折温度有着重要的影响。当B_2O_3含量不高于9%时,保护渣的黏度和转折温度随着B_2O_3含量的提高显著降低。保护渣中B_2O_3含量的提高导致保护渣结晶孕育时间和完全结晶时间延长。相对于Al-O和Si-O配位结构,B-O配位结构最为稳定。体系中B离子可以代替Si、Al离子,形成B-O三配位结构与B-O四配位结构,体系结构由紧密的架状结构转变为松弛的层状结构,熔渣聚合度降低、黏度也降低。     

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。