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《連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣渣層結(jié)構(gòu)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣渣層結(jié)構(gòu)研究1引言 連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的主要功能包括：使結(jié)晶器壁與鑄坯殼之間保持潤(rùn)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(gè)最為重要的功能是保持結(jié)晶器壁與坯殼間的潤(rùn)滑和控制傳熱。固態(tài)結(jié)晶器保護(hù)渣的結(jié)晶比對(duì)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(hù)渣是根據(jù)該鋼種特有的冷卻條件而設(shè)計(jì)的。有鑒于此，結(jié)晶器保護(hù)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(hù)渣中的晶體成分愈多，結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)構(gòu)愈疏松，從而降低保護(hù)渣內(nèi)的輻
2、射傳熱。中碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣具有較高的結(jié)晶比，保護(hù)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(hù)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(hù)渣樣。對(duì)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(hù)渣的成分相差無(wú)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(hù)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(hù)渣晶體分別約為65％和45％。x射線衍射相分析表明各種保護(hù)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(duì)保護(hù)渣所作的掃描式電子顯微鏡分析證實(shí)中碳鋼用結(jié)晶器保護(hù)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(hù)渣中存在著細(xì)晶區(qū)、枝晶區(qū)和非晶區(qū)；中碳鋼的非晶區(qū)相對(duì)較小，晶狀區(qū)占有較大優(yōu)勢(shì)。 對(duì)于非中碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣而言，并不需要太高的保護(hù)渣結(jié)晶比。實(shí)際上在鑄坯殼出結(jié)晶器之前要達(dá)到足夠的厚度常常需要較高的傳熱速率。因?yàn)闈茶T這些鋼種時(shí)的拉坯速度較高(>1.3m／min)?，F(xiàn)已對(duì)結(jié)晶器保護(hù)渣的結(jié)
4、晶情況即結(jié)晶傾向進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室和工廠的實(shí)驗(yàn)研究?！≡囼?yàn)室的大部分試驗(yàn)研究，均是在對(duì)保護(hù)渣控制加熱或控制冷卻的試驗(yàn)條件下進(jìn)行，然后再對(duì)凝固的保護(hù)渣進(jìn)行分析研究。在對(duì)保護(hù)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(hù)渣在冷卻時(shí)的結(jié)晶溫度，在實(shí)驗(yàn)時(shí)將保護(hù)渣的溫度變化與參照試樣進(jìn)行了對(duì)比。采用差熱分析的方法研究表明，結(jié)晶器保護(hù)渣的結(jié)晶趨勢(shì)隨CaO／SiO2的比值、Li2O、TiO2和ZrO2含量的增加而增強(qiáng)，隨B2O3含量的減少而增強(qiáng)?！榱藴y(cè)定保護(hù)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(shù)現(xiàn)已繪制出結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)晶的時(shí)間-溫度轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線)。使用雙式和單式熱電偶技術(shù)對(duì)不同冷卻速率下保護(hù)渣凝固狀況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀察。對(duì)于使用中的結(jié)晶器保護(hù)渣冷卻情況和結(jié)晶成核情況有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。樣品的結(jié)晶比為5％時(shí)為結(jié)晶起點(diǎn)，50％時(shí)為結(jié)晶的終點(diǎn)。以此為標(biāo)準(zhǔn)使用單式熱電偶技術(shù)繪制出了典型的工業(yè)結(jié)晶器保護(hù)渣時(shí)間-溫度轉(zhuǎn)變曲線圖。圖中的兩條曲線在1050℃時(shí)明顯一分為二。對(duì)高于和低于該曲線的結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)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。 Tsekouras對(duì)中碳鋼和低碳鋼用結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)行了緩冷和速冷研究。首先將上述保護(hù)渣分別加熱到1100℃、1200℃和1300℃，然后進(jìn)行爐冷和速冷。同時(shí)將部分保護(hù)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(jìn)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(hù)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(hù)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(hù)渣具有較高的結(jié)晶勢(shì)所致。根據(jù)保護(hù)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(xué)顯微鏡觀察，將結(jié)晶器保護(hù)渣加熱到1300℃后再進(jìn)行速冷將出現(xiàn)明顯的枝晶狀結(jié)構(gòu)；而將保護(hù)渣加熱到1100℃和1200℃后再進(jìn)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(hù)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(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，電子探針分析結(jié)果顯示保護(hù)渣結(jié)晶層和玻璃層的化學(xué)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(hù)渣結(jié)晶層上的細(xì)小孔隙。Yoshida等人和Susa等人對(duì)工廠試樣所做的研究也取得了類似的結(jié)果?！onseca等人對(duì)自己所采取的保護(hù)渣樣進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，中碳鋼保護(hù)渣結(jié)晶層厚度和保護(hù)渣層總厚度均比低碳鋼保護(hù)渣高。這一點(diǎn)是與理論預(yù)計(jì)相一致的。通過試樣的光學(xué)顯微照片可觀測(cè)到保護(hù)渣結(jié)晶層和玻離質(zhì)層的位置以及它們的相對(duì)厚度。上述試樣的取樣位置均在由
