39基于热丝法的四元保护渣结晶行为的研究8-31.doc

第四届发展中国家连铸国际会议论文基于热丝法的四元保护渣结晶行为的研究刘慧文光华唐萍(重庆大学材料科学与工程学院冶金系，重庆400014)摘 要：本文采用热丝法研究四元保护渣CaO-SiO2-CaF2-Na2O条件下碱度R(1.0~1.7)、F(3~llwt%)和Na2O (3~llwt%)含 量对结晶临界冷却速度和孕育时间的影响研究结果表明①随R或F含量增加，保护渣临界冷却速度增加，晶体孕育时间 减少，结晶能力增强：②结晶器和铸坯之间的冷却速度范围为1〜20 C%,当R为1.5或F为10wt%两个渣样的临界冷却速 度、孕育时间分别为20C7s (20s)和22C/s(25s),达到保护渣控制结晶器传热的结晶要求上限；③N^O含量增加，保护渣临 界冷却速度、孕育时间减小，但Na?O为8%时孕育时间开始呈现增长趋势；④对于裂纹敏感性钢种，CaO-SiO2-CaF2-Na2O 渣系R选择可达1.5, F 一可达10wt%, Na?不宜超过8wt%关键词：保护渣：热丝法：临界冷却速度：孕育时间The Crystallization Behavior of Quarternary Mold Slag Usingthe Single Hot Thermocouple TechniqueLIU Hui, WEN Guanghua, TANG Ping(College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044)Abstract: The ciystallization behavior of CaO-SiO2-CaF2-Na2O quarternary slag was investigated by visual observation using the single hot thermocouple technique (SHTT). The influence of basicity (1.0-1.7)> F(3~11 wl%) and Na?O (3~11 wt%) on the critical cooling rale and incubation lime has been measured in the study. Tie results indicate that i) Wi由 basicity or lhe content of F increasing, mold slags have larger critical cooling rate and shorter incubation time lo have stronger crystallization ability, ii )Actual cooling rales between the steel shell and lhe mold have been estimated to range from I C7s lo 20C7s depending upon position in the mold. When basicity is 1.5 or the content of F islOwt%, the critical cooling rate and incubation time of the two samples arc respectively 20 C7s (20s) and 22C/s (25s) to achieve the critical requirements of crystallization properties of mold slags controlling heat transfer in continuous casting. iii)As the content of NaQ increases, the critical cooling rate and beginning time of crystallization reduce. But when the content of Na?O reaches 8%, the incubation time of mold slag has a trend to increase. iv)Its possible for crack sensitive steels that the basicity, F- and Na?。

in CaO-SiOz-CaFz-Na?quartary slag system are respectively up lo 1.5, 10 wt% and less than 8 wt%.Key words: mold slag; the single hot thermocouple technique; critical cooling rate; incubation time1前言熔融保护渣在结晶器壁和坯壳之间的缝隙内形成层状结构：固态渣膜和液态渣膜液渣膜可润滑结晶 器与坯壳之间的界面，防止粘结而固态渣膜可调节传往结晶器的热流，均匀传热并使传热量减少，这有 利于坯壳均匀凝固，减少板表血纵裂纹的发生率，特别对于浇注中碳钢、高拉速和宽板坯等裂纹敏感性钢 种，固态渣膜调竹传热的作用尤其重要调整固态渣膜中结晶层和玻璃层的比例，调整结晶层晶粒度的大 小，对控制传热和改善润滑的影响最大卜3】，因此有必要对保护渣的结晶性能进行研究一些工作者研究了冷却速度对保护渣结晶温度的影响，然而没有去尝试建立提供更多转变过程的基本 原理的连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation,简称CCT)曲线或等温转变(Temperature Time Transformation,简称TTT)曲线叫熔渣的结晶行为是一个十分复杂的过程，影响因素很多，至今这方面的刘愁，女,湖南衡阳人，邮箱：huierliu@通讯作者:文光华,男，教授，邮箱：wengh@研究工作做得还不完善，因此我们主要对简单四元保护渣CaO-SiOrCaFrNa2O的结晶性能进行了研究。

表1实验渣化学成分和理化性能Tab.l Chemical composition and physical properties of experimental mold slags渣系RCaO(%)SiO^%)版2Tm(V)n(pcrs)1.044.4643598612120.28R系列1.146.6741308611980.231.0-1.71.248.6539238611650.1851.450.4437.368611280.1281.552.0835.678612190.0941.653.9034.118612290.0751.755.2532.698612590.061.0445.3343598212140.4121.1147.1642.49831 1910.3161.1547.6241.418411730.27F系列1.1947.9840328511640.2042-10%1.2448.6539.238611650.1851.2949.2138.158711680.1271.3449.6537.058811670.111.3950.0035.978911660.0881.45505834.8881011650.0641.252.2542.1436>1300不能熔1.251.5841.604612690.6231.250.8641.025612600.458Na2O系列1.250.1340.436612070.2653-10%1.249.4039.84761 1680.2631.248.6539.238611650.1851.247.8838.619611600.2261.247.1137.9910611540.1821.2463137351 1611530.1512实验方法2. 1实验方案实验研究R、F、Na2O等3个因素对•四元保护渣CaO-SiO2-CaF2-Na2O的结晶临界冷却速度和孕育时间 的影响，方案如表1所示。

实验渣样山化学纯试剂配制而成，其中Na?以Na2CO3代替，CaO以CaCO3 形式加入配置好的渣样山机械混合后装入石墨地锅中，放入MSi2升温至1400C,恒温lOmin,取出后 进行淬火、干燥、破碎、研磨、筛分，备用渣样的粒度为200目X衍射结果表明预熔渣样为玻璃态2. 2实验过程实验采用热丝法实现保护渣的连续实验和等温实验c取粉状料5g,以酒精作粘结剂，用小勺取少量渣 料置于热丝上，以15C/s的速率升温至1500C,等温1〜2min.,分别以不同速率降温，测得结晶率为时 的冷却速度即为临界冷却速度以80C/s将试样从1500C降至目标温度，测量各等温温度的析晶时间， 构建TTT曲线3实验结果3. 1临界冷却速度碱度R<1.2, FV5wt%或Na2O>9 wt%的保护渣为玻璃态渣，试样的临界冷却速度如图1所示，随着R、 F含最增加或者Na?含量减少，保护渣临界冷却速度增加R、F和Na?均具有减少保护渣粘度的作用, 从动力学上促进结晶，但Na?同时大幅度降低保护渣的熔点，同等条件下相当于过热度提高，结晶驱动 力减小，从而可推断出Na2OM样粘度对保护渣结晶性能的影响不如熔点明显Koichi⑸等研究表明Na2O 最不超过25niol%(如图Id),硅酸盐的临界冷却速度随Na?O含量增加血减小，但Koichi未对Na2O<10mol% 酸盐系进行研究，本文对Koichi的研究结果进行了补充与完善。

0 5 0 5 0 5 0 M^WI1!1三一30251510502.83.64.4 5.2 NaQ/mol%66.8 7.6S/U似囹5M迭冬(a)碱度R； (b)F； (c)Na2O； (d)^M1181 Na2对临界冷却速度的影响图1化学成分对结晶临界冷却速度的影响Fig.l The influence of chemical composition on the critical cooling rate of mold fluxes文献可指出，连铸过程中结品器与铸坯之间的冷却速率随位置不同而变化，通常在l~20C/s之间当 R为1.5或F为10wt%两个渣样的临界冷却速度分别为2CTC/S和22C/s,达到保护渣控制结晶器传热的结 晶要求上限3.2 TTT曲线及X衍射试样TTT曲线均含有两个C,表明有两种晶体的析出如图2所示，碱度为1.25、1.4和1.7三个渣 样在低温区析出晶体均。