收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践

谢兵  
【摘要】:连铸结晶器保护渣是一种以硅酸盐为基的并含有多种熔剂和骨架材料的功能性材料。保护渣在连铸结晶器内发挥着绝热保温、防止钢液氧化、控制传热、润滑铸坯的作用,是促进连铸技术发展、保证连铸工艺顺行及铸坯质量的关键性材料。随着拉速的不断提高、连铸品种的不断扩大、连铸坯质量要求的不断上升,连铸保护渣的各种物理化学性能与连铸工艺顺行及铸坯质量的关系日显突出,成为连铸技术发展的限制因素之一。因而,如何充分发挥连铸保护渣的各种功能和作用,保证不同钢种在不同连铸工艺条件下的顺利生产并得到高质量的铸坯,成为冶金工作者关注的重要问题,需要在不同的实践阶段从理论和实践上解决相关技术难题。 本论文在国家计委、国家自然科学基金委、重庆市科委及相关企业的大力支持下,就连铸保护渣理论及技术发展过程中急需解决的重要理论及实际应用问题开展了深入的研究。分别研究了微量组分对保护渣物理化学性能的影响、保护渣结晶行为的协调控制、保护渣传热特性、高碱性高玻璃化连铸保护渣的生成机制、结晶器内保护渣传热及渣膜润滑与摩擦等方面的理论基础及实验研究,提出了一系列的连铸保护渣新理论;并在新理论的指导下,开发了针对不同钢种、不同连铸工艺的保护渣系列产品,并成功应用于我国大多数钢铁企业,解决了我国连铸生产过程存在的与保护渣相关的技术难题。本论文的具体研究工作和结论如下: (1) 本论文全面、系统地研究了微量组分对保护渣的熔化特性、流动特性的影响及其规律;研究及分析了保护渣润湿TiN夹杂物的物理化学特性;保护渣吸收Al2O3、TiO2、TiN、稀土氧化物夹杂物的动力学特征和规律。由此所建立的起来影响因素及影响机制,对于深刻认识保护渣中微量元素的作用规律,优化特殊使用条件下的保护渣物理化学性能具有非常重要的理论及实际意义。 TiN具有明显的提高保护渣熔化温度的作用,保护渣的氧势较低,同化TiN的能力较弱,高熔点的TiN非常明显地影响了保护渣的表观熔化温度。MgO、TiO2、Cr2O3均使保护渣熔点升高,从矿相分析可知,TiO2易与CaO生成钙钛矿,而MgO本身为高熔点物质,且在渣中有形成镁橄榄石和镁铝尖晶石的可能。Cr2O3易以高熔点物质形式析出,因此也会提高保护渣的熔化温度;Na2O、Li2O、MnO、SrO 对保护渣熔化温度的影响是正面的, SrO有比CaO小的晶格能,熔点较低,加入保护渣后易与其它物质形成低熔点的复合化合物,使保护渣的熔化温度降低。 MnO可降低保护渣熔化温度,同时向熔渣提供O2-,使复杂硅氧离子解体离子半径变小,熔渣粘流活化能降低,因而使保护渣粘度降低。TiO2具有两重性质。 WP=6 含量较低时,充当网络外体,导致保护渣熔体粘度的下降,而当含量大于10% 以后,表现为网络构成体的作用, 参与了复合阴离子的构建,造成粘度值上升。无论是对熔点还是对粘度,TiN的影响都是非常显著的,都表现为升高的趋势。 保护渣熔渣在很大的成分范围内都对TiN有良好的润湿性,但很难同化TiN夹杂,TiN夹杂主要富集在钢-渣的界面,当渣中含有一定量的FeO、MnO时,TiN可以转变为TiO2完成向渣中的转移,被保护渣同化。 在BaO13~16%、Na2O15%、MnO≤6%、B2O≤10%时,提高各种熔剂含量,可保证保护渣具有较强的吸收Al2O3夹杂物的能力。保护渣熔渣中加入少量的高氧势的MnO、FeO等物质,可以有效消除从钢液上浮至保护渣中的TiN夹杂,起到稳定保护渣熔渣及渣膜物理性能的作用。稀土氧化物在渣中的溶解限制环节是其向熔渣的扩散速度。提高熔渣的流动性,有利于对稀土氧化物的溶解吸收。 (2) 论文深入研究了保护渣结晶性能和玻璃化特性的协同控制机理,提出了保护渣结晶行为的协调控制机理及方法,为解决裂纹敏感性钢种铸坯表面质量问题、保证连铸工艺过程顺行及提高连铸生产率,提供了解决方案的理论基础。 通过研究得到以下控制机理: 通过采用MnO、Li2O等特殊组份,避免保护渣熔渣在冷凝过程中析出黄长石(2CaO·SiO2·Al2O3)和枪晶石(2CaO·SiO2·CaF2)等高熔点固相质点,而在接近凝固温度的较低温度下析出Ca2SiO2F2、Ca4F2Si2O7、MnSiO3等低温物相,从而保证结晶器内靠近铸坯表面的渣膜为液渣状态以实现对铸坯的润滑功能,而靠近结晶器壁的固态渣膜呈结晶状态以达到减缓和均匀传热的功能,协调了润滑和控制传热的矛盾。 MnO、Li2O不仅降低保护渣的析晶温度和转折温度,而且促使固态结晶渣膜晶粒细小,晶粒界面增多,更有效地削弱了通过晶界的传导传热,减缓和均匀了弯月面区域的热流密度。 (3) 论文研制及建立了检测保护渣导温系数的新型测试装置,研究了组分对保护渣传热能力的影响。实验结果表明,该装置可靠、稳定,是对保护渣传热检测方法及检测装置的重要改进及创新,成为目前保护渣传热特性研究的实用检测方法。研究方法及结果为进一步探索控制保护渣传热性能的机理奠定了理论基础。 实验研究结果表明: 在本论文研究的组成范围内,随着MnO含量的增加,保护渣的表观导温系数降低。在本实验中,碱度的增加到R=0.9时,熔渣析出晶体,熔渣的导温系数在高温区域小于玻璃性好的渣样。当CaF2含量增加到15%时,熔渣有Ca4F2Si2O7和Ca2SiO2F2两种微晶体析出,降低了熔渣的导温系数。 影响试样传热能力的主要原因一是微晶体的


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭宝利;韩蓓莲;许玉贞;;保护渣熔点测定仪的组装与测试[J];特殊钢;1983年05期
2 周克新;;使用微碳保护渣解决钢材表面增碳问题[J];河北冶金;1991年02期
3 李博知,潘远望,曾节胜;高速连铸用保护渣技术[J];中国冶金;2003年10期
4 王德永,刘承军,史培阳,姜茂发;稀土氧化物对连铸保护渣结晶温度的影响[J];钢铁研究学报;2004年05期
5 张正祥,王毅驹;连铸结晶器保护渣的应用试验[J];炼钢;1994年05期
6 焦志明;高拉速下铸坯的润滑[J];武汉工程职业技术学院学报;1998年01期
7 陈超,刘俊江,刘晓,蒋际欢;保护渣对Cs137结晶器钢水液面检测的影响[J];宝钢技术;1999年04期
8 高泽平,苏旺;结晶器保护渣对浸入式水口蚀损的影响[J];湖南冶金;2000年03期
9 伍成波,郑斌,王谦;连铸保护渣在结晶器中熔融行为的计算机仿真[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年10期
10 李桂荣,王宏明,李敬生,袁国银;含B_2O_3无氟连铸保护渣物理性能的研究[J];特殊钢;2005年03期
11 市川健治;魏正都;;低侵蚀性保护渣的开发[J];南钢科技;2000年01期
12 富经纯,苗华鲜,杨春莉;采用工业废料、土状石墨配制模铸保护渣[J];钢铁钒钛;1980年01期
13 汪钺强;孙文明;;电厂灰保护渣在钢管钢上的应用[J];宝钢技术;1983年01期
14 刘作霖;;利用烧结法赤泥制造固体保护渣[J];轻金属;1990年07期
15 张正祥,王毅驹;连铸结晶器保护渣的应用试验[J];湖南冶金;1995年02期
16 曾建华,孙文明;球形空心颗粒状连铸保护渣的开发与应用[J];炼钢;1996年06期
17 陈天明,孙文明;美国制定连铸保护渣理化性能的试验方法标准[J];冶金标准化与质量;1997年10期
18 曾建华,陈小平,赵启成,张玉东;国内外超低碳钢连铸结晶器保护渣的设计与应用[J];钢铁钒钛;2000年01期
19 姚永宽,马军;连铸稀土钢结晶器保护渣的研制[J];江苏冶金;2001年05期
20 ;高速连铸保护渣系列及其制造工艺[J];钢铁研究学报;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨文改;干勇;陈栋梁;杜挺;;板坯连铸过程结晶器润滑行为的理论研究[A];1997中国钢铁年会论文集(下)[C];1997年
2 朱立光;王硕明;杨春政;刘杰;高永春;韩小华;;连铸系列保护渣性能优化与成分设计[A];第六届连续铸钢全国学术会议论文集[C];1999年
3 蔡得祥;张晨;朱祖民;;保护渣组分对冷却水酸度及氟离子浓度的影响[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年
4 武守防;徐德红;汤秀红;;结晶器保护渣流动性的研究[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)[C];2009年
5 唐萍;颜广庭;刘宗权;;薄板坯连铸保护渣的研究[A];1997中国钢铁年会论文集(下)[C];1997年
6 何生平;谢兵;王谦;王雨;吴国荣;;无氟连铸保护渣组成和熔点的关系研究[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
7 徐大鹏;白城;关世文;;HL1900型高速混合机的应用[A];2011全国不定形耐火材料学术会议论文集[C];2011年
8 杜恒科;董光军;;宽厚连铸板坯结晶器保护渣的应用[A];连铸保护渣与质量控制技术论文集[C];2009年
9 朱传运;姜茂发;崔宝金;罗时政;孙保庆;;结晶器保护渣黏度稳定性的实验研究及应用[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
10 钟忆生;张家泉;潘辉;;保护渣对板坯连铸结晶器平均热流密度的影响[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科学论坛”论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢兵;连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践[D];重庆大学;2004年
2 张永杰;电磁软接触结晶器工业化关键问题研究[D];东北大学;2005年
3 马勇;连铸结晶器摩擦行为的检测方法及其特性研究[D];大连理工大学;2009年
4 韩爱军;机械化学法在超细复合粒子制备中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
5 孙洁;连铸板坯裂纹预测预报系统的研究[D];中国矿业大学(北京);2008年
6 王旭东;连铸结晶器热、力在线检测技术及其应用基础研究[D];大连理工大学;2008年
7 王军;中薄板坯连铸钢液纯净度控制理论工艺与应用研究[D];东北大学;2008年
8 陈志平;非稳态浇铸条件下连铸板坯质量控制研究[D];东北大学;2008年
9 曹娜;高拉速板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值仿真[D];东北大学;2008年
10 雷作胜;连铸坯表面振痕形成机理及其电磁控制技术[D];上海大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾建华;高碳钢大方坯连铸用保护渣的研究[D];重庆大学;2003年
2 向嵩;基于神经网络的多组分保护渣高温物理性能预测模型研究[D];重庆大学;2003年
3 杨利敏;连铸圆坯保护渣传热计算及可视化研究[D];大连理工大学;2005年
4 蔡娥;保护渣物化性能对铸坯与结晶器间摩擦力影响的研究[D];重庆大学;2004年
5 杨浩;35K冷镦钢表层组织异常行为控制研究[D];重庆大学;2010年
6 漆鑫;南钢方坯表面质量研究[D];重庆大学;2004年
7 段大福;攀钢板坯高速连铸保护渣的研究[D];重庆大学;2005年
8 肖洪波;圆坯连铸结晶器保护渣传热及其相关问题研究[D];大连理工大学;2006年
9 雷云;过渡族金属氧化物对连铸保护渣结晶动力学的影响研究[D];重庆大学;2009年
10 梁其凯;微合金宽厚板表面裂纹成因与控制研究[D];东北大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 梁毅 张丽君;鞍钢RAGL—6保护渣通过鉴定[N];中国冶金报;2003年
2 百木牛;保护渣自动加料前景广阔[N];中国冶金报;2003年
3 洛阳市科丰冶金新材料有限公司;保护渣为连铸生产保驾护航[N];中国冶金报;2006年
4 李博知;保护渣对减少连铸板坯裂纹的作用[N];中国冶金报;2009年
5 许宇清;鞍钢保护渣可替代进口[N];中国矿业报;2003年
6 夏杰生;高端保护渣为连铸护航[N];中国冶金报;2003年
7 百木牛;邯钢进口薄板坯连铸机保护渣实现国产化[N];中国冶金报;2006年
8 洛阳市科丰冶金新材料有限公司;保护渣为连铸生产保驾护航[N];中国冶金报;2006年
9 洛阳市科丰冶金新材料有限公司;保护渣为连铸生产保驾护航[N];中国冶金报;2007年
10 洛阳市科丰冶金新材料有限公司;保护渣为连铸生产保驾护航[N];中国冶金报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978