高鋁硅鋼保護渣反應性及流變性能的研究.pdf

1、連鑄結晶器保護渣具有絕熱保溫、防止二次氧化、控制傳熱、潤滑鑄坯以及吸收夾雜五大冶金作用，是保證連鑄順行及鑄坯質量的重要材料。由于高鋁硅鋼中較高的Al、Si含量，在澆鑄過程中連鑄保護渣中SiO2被鋼液中Al還原，使得保護渣中 SiO2含量減小而 Al2O3含量增大，導致保護渣成分和性能發(fā)生變化，而鋼中Si含量會對反應產生一定影響，同時，高鋁硅鋼中C含量非常低，鋼液在結晶器內發(fā)生凝固時容易形成凝固鉤夾渣而導致鑄坯表面質量變差。本文結合高鋁鋼

2、保護渣及超低碳鋼保護渣的國內外研究現狀對高鋁硅鋼保護渣的關鍵性問題進行了綜合分析，保護渣中SiO2與高鋁硅鋼中Al發(fā)生渣-鋼反應會導致保護渣粘度增加，粘度增大有利于減少卷渣及凝固鉤夾渣而改善鑄坯表面質量，然而渣-鋼反應量過大會引起保護渣粘度、凝固溫度急劇增大，導致拉坯過程中鑄坯潤滑不良以及鑄坯表面產生裂紋和凹陷。本文以寶鋼生產高鋁硅鋼用連鑄保護渣為研究對象，將保護渣潤滑性能與鑄坯表面質量的協調控制作為研究思路的主線。首先通過動力學模型分

3、別計算不同Al、Si含量鋼水所對應的渣-鋼反應量，進而得到渣-鋼反應后保護渣終渣成分。然后對渣-鋼反應前后保護渣成分所在的CaO-SiO2-Al2O3渣系區(qū)域的流變性能進行深入研究，包括定溫粘度、非牛頓流體特性、轉折溫度(Tbr)、液渣膜分數。
　　本研究主要內容包括：⑴通過動力學模型計算得到成分含量與反應時間的關系曲線，隨著渣-鋼反應的進行，反應量逐漸增大直至反應達到動態(tài)平衡，并將渣-鋼反應達到平衡時的反應量作為實驗渣樣成分設計

4、的依據。⑵計算結果顯示鋼液中Al含量對渣-鋼反應反應量影響最大，而鋼液中Si的含量對渣-鋼反應量的影響較小。⑶定溫定轉速粘度測試與分析結果：a.隨著Al2O3/SiO2比增大，保護渣定溫粘度也呈現出增大的趨勢，Al2O3/SiO2比增大引起粘度增大的根本原因是熔渣結構發(fā)生的轉變；b.隨著CaO/SiO2比增大，保護渣定溫粘度呈現出減小的趨勢，CaO以網絡外體的形式存在，發(fā)揮降低粘度的作用；c.渣樣中熔劑F等質量替代Na2O后，減緩了因

5、Al2O3/SiO2比增大所導致的熔渣粘度急劇增大的趨勢，有效改善了熔渣流變性能。且熔劑替換后的渣系區(qū)域粘度波動減小，粘度穩(wěn)定性提升明顯，可減小渣-鋼反應導致的成分波動對熔渣流變性能的惡化程度。⑷定溫變轉速粘度測試與分析結果：a.較高 Al2O3/SiO2比渣樣熔渣具有明顯的非牛頓流體特征，而低Al2O3/SiO2比渣樣熔渣沒有明顯的非牛頓流體特征；b.熔劑F等質量替代Na2O后，渣樣熔渣的非牛頓流體特性減弱。⑸CaO/SiO2比對Tb

6、r值影響較?。籄l2O3/SiO2比對 Tbr值影響較大，渣-鋼反應引起Al2O3/SiO2比增大是保護渣流變性能變差的主要原因,且在Al2O3=15-23mass％的成分區(qū)間，Al2O3/SiO2比增大會導致Tbr值急劇增大；F替代Na2O可降低Tbr值，使得低Tbr區(qū)域擴大，避免Tbr急劇增大，從而改善保護渣的流變性能。⑹隨著Al2O3/SiO2比增大，保護渣液渣膜分數呈現出減小的趨勢，保護渣流變性能惡化；在所研究的渣系區(qū)域，CaO