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《連鑄結(jié)晶器保護渣渣層結(jié)構(gòu)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、連鑄結(jié)晶器保護渣渣層結(jié)構(gòu)研究1引言 連鑄結(jié)晶器保護渣的主要功能包括：使結(jié)晶器壁與鑄坯殼之間保持潤滑；控制結(jié)晶器與鑄坯之間的熱交換；保持結(jié)晶器頂部處于絕熱狀態(tài)；防止鋼水二次氧化；吸收鋼水中上浮到液面的夾雜物。其中兩個最為重要的功能是保持結(jié)晶器壁與坯殼間的潤滑和控制傳熱。固態(tài)結(jié)晶器保護渣的結(jié)晶比對鑄坯與結(jié)晶器之間的熱流量有重要影響。某些特定鋼種的保護渣是根據(jù)該鋼種特有的冷卻條件而設計的。有鑒于此，結(jié)晶器保護渣的組織結(jié)構(gòu)和凝固特性具有重要意義。結(jié)晶器保護渣中的晶體成分愈多，結(jié)晶器保護渣結(jié)構(gòu)愈疏松，從而降低保護渣內(nèi)的輻
2、射傳熱。中碳鋼結(jié)晶器保護渣具有較高的結(jié)晶比，保護渣層內(nèi)的傳熱較為均勻，有利于降低連鑄坯內(nèi)的縱裂紋的形成。結(jié)晶器凝固保護渣的取樣位置位于結(jié)晶器以下部位。為了便于比較，分別采取了用于澆鑄中碳鋼、低碳鋼以及超低碳鋼的結(jié)晶器保護渣樣。對所有渣樣所作的成分分析表明：結(jié)晶器上部的渣樣與粉狀結(jié)晶器保護渣的成分相差無幾。x射線衍射分析和顯微分析表明：位于結(jié)晶器底部的用于澆鑄中碳鋼的結(jié)晶器保護渣其結(jié)晶體組織占80％～90％，而低碳鋼和超低碳鋼用結(jié)晶器保護渣晶體分別約為65％和45％。x射線衍射相分析表明各種保護渣的結(jié)晶相幾乎全部
3、是由礦物相槍晶石(3CaO．2SiO2．CaF2)組成。對保護渣所作的掃描式電子顯微鏡分析證實中碳鋼用結(jié)晶器保護渣可能還含有一定數(shù)量的霞石成分。通過分析渣樣橫截面可以看出沿渣膜厚度方向存在著不同的結(jié)晶形態(tài)。在低碳鋼和超低碳鋼結(jié)晶器保護渣中存在著細晶區(qū)、枝晶區(qū)和非晶區(qū)；中碳鋼的非晶區(qū)相對較小，晶狀區(qū)占有較大優(yōu)勢?！τ诜侵刑间摻Y(jié)晶器保護渣而言，并不需要太高的保護渣結(jié)晶比。實際上在鑄坯殼出結(jié)晶器之前要達到足夠的厚度常常需要較高的傳熱速率。因為澆鑄這些鋼種時的拉坯速度較高(>1.3m／min)?，F(xiàn)已對結(jié)晶器保護渣的結(jié)
4、晶情況即結(jié)晶傾向進行了實驗室和工廠的實驗研究?！≡囼炇业拇蟛糠衷囼炑芯?，均是在對保護渣控制加熱或控制冷卻的試驗條件下進行，然后再對凝固的保護渣進行分析研究。在對保護渣的結(jié)晶研究中廣泛使用了差熱分析方法(DTA)。在本研究中，為了確定液態(tài)結(jié)晶器保護渣在冷卻時的結(jié)晶溫度，在實驗時將保護渣的溫度變化與參照試樣進行了對比。采用差熱分析的方法研究表明，結(jié)晶器保護渣的結(jié)晶趨勢隨CaO／SiO2的比值、Li2O、TiO2和ZrO2含量的增加而增強，隨B2O3含量的減少而增強?！榱藴y定保護渣的結(jié)晶情況，Kashiwaya等人
5、使用雙式熱電偶和單式熱電偶技術現(xiàn)已繪制出結(jié)晶器保護渣結(jié)晶的時間-溫度轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線)。使用雙式和單式熱電偶技術對不同冷卻速率下保護渣凝固狀況進行了現(xiàn)場觀察。對于使用中的結(jié)晶器保護渣冷卻情況和結(jié)晶成核情況有了進一步的認識。樣品的結(jié)晶比為5％時為結(jié)晶起點，50％時為結(jié)晶的終點。以此為標準使用單式熱電偶技術繪制出了典型的工業(yè)結(jié)晶器保護渣時間-溫度轉(zhuǎn)變曲線圖。圖中的兩條曲線在1050℃時明顯一分為二。對高于和低于該曲線的結(jié)晶器保護渣進行了x-射線分析，結(jié)果表明，在此溫度下結(jié)晶形態(tài)發(fā)生了重要變化，由硅酸二鈣變成了槍
6、晶石?！sekouras對中碳鋼和低碳鋼用結(jié)晶器保護渣進行了緩冷和速冷研究。首先將上述保護渣分別加熱到1100℃、1200℃和1300℃，然后進行爐冷和速冷。同時將部分保護渣加熱到1300℃，然后緩冷到1050℃～1250℃之間，緩冷速度約為10℃／min，最后進行速冷。x-射線衍射分析表明，槍晶石存在于所有的結(jié)晶相中。所有的超低碳鋼用結(jié)晶器保護渣經(jīng)速冷后全部形成非結(jié)晶態(tài)，而中碳鋼用結(jié)晶器保護渣在速冷后仍保留一定程度的結(jié)晶。究其原因，這是由于中碳鋼保護渣具有較高的結(jié)晶勢所致。根據(jù)保護渣的加熱溫度不同，緩冷試樣
7、呈現(xiàn)出不同的結(jié)晶形態(tài)。通過光學顯微鏡觀察，將結(jié)晶器保護渣加熱到1300℃后再進行速冷將出現(xiàn)明顯的枝晶狀結(jié)構(gòu)；而將保護渣加熱到1100℃和1200℃后再進行速冷則只有少量的樹枝晶結(jié)構(gòu)存在。Tsekouras所作的上述觀察與Kasiwaya等人所作的觀察是一致的?！eoden等人通過研究發(fā)現(xiàn)，保護渣膜的厚度為800微米，其中位于結(jié)晶器壁側(cè)的結(jié)晶層厚度為150微米，位于鑄坯殼側(cè)的玻璃質(zhì)層厚度為650微米。同時他們還發(fā)現(xiàn)，電子探針分析結(jié)果顯示保護渣結(jié)晶層和玻璃層的化學成分相同，都存在有槍晶石結(jié)晶結(jié)構(gòu)和carnegie
8、ite結(jié)晶結(jié)構(gòu)。Keoden還觀察到了保護渣結(jié)晶層上的細小孔隙。Yoshida等人和Susa等人對工廠試樣所做的研究也取得了類似的結(jié)果。 Fonseca等人對自己所采取的保護渣樣進行了研究，結(jié)果表明，中碳鋼保護渣結(jié)晶層厚度和保護渣層總厚度均比低碳鋼保護渣高。這一點是與理論預計相一致的。通過試樣的光學顯微照片可觀測到保護渣結(jié)晶層和玻離質(zhì)層的位置以及它們的相對厚度。上述試樣的取樣位置均在由
