《连铸保护渣组分对粘度的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连铸保护渣组分对粘度的影响（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 32卷 第 5期 2010年 10月四川冶金 SichuanM etallurgyVo.l 32 No . 5 Oct . , 2010收稿日期: 2010- 07- 15 作者简介: 潘志胜, 男, 硕士研究生, 主要从事连铸保护渣技术、 铸坯质量控制的研究。 王谦, 男, 重庆大学材料科学与工程学院教授。连铸保护渣组分对粘度的影响潘志胜 王 谦 何生平 李玉刚(重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400044)=摘 要 根据合金钢连铸保护渣多组分组成特点, 设计了 Ca O - Si O2- Na2O - CaF2- A l2O3- M gO- M nO -Ba O 渣系, 研究了该渣
2、系组成与粘度的关系。研究结果表明, 该渣系保护渣的粘度在 Ca O /Si O2= 0. 6 1. 1、 CaF2=5% 15 % 、 Na2O = 2% 10% 、 M gO= 0 5% 、 M nO = 0 5 % 、Ba O = 0 7% 范围内随着含量增加而降低; 在 M gO =5% 8% 、 MnO= 5% 8% 、 Ba O= 7% 12 % 范围内, 连铸保护渣的粘度基本不变。通过研究还得出了粘度与组分之间的回归方程, 对连铸保护渣的设计具有积极的指导意义。=关键词 保护渣 连铸 粘度EFFECT OF COMPONENTS ON VISCOSITY OFMOULD FLUXE
3、SPan Zhisheng W ang Q ian He Shengping LiYugang( College ofMaterials Science and Engineering Chongqing University, Chongqing 400044, China)Abstract According to the multicomponent characteristics ofmould fluxes for alloy steel,this paperdesigned the slag syste m CaO- Si O2- Na2O- CaF2- Al2O3- MgO- M
4、nO- BaO and researched on therelationship bet ween viscosity and the compositions of that slag syste m. The results showed that,the vis -cosity of the slag decreasedw ith increasing in the range of CaO /Si O2= 016 111 ,CaF2= 5 % 15 %, Na2O= 2% 10 %, MgO= 0 5 % , MnO= 0 5 % and BaO= 0 7% ,kept invari
5、ant in the range ofM gO= 5 % 8 % , MnO= 5 % 8 % and BaO= 7 % 12 % . The for mula regarding viscosity and fluxescomposition has also been regressed . This research has positive effect for the design ofmould fluxes . Keywords mould fluxes , continuous casting, viscosity1 前言连铸保护渣的粘度是一项重要的物理性质, 对铸坯表面质量和
6、连铸工艺的顺行有显著影响。保护渣的粘度对铸坯质量和连铸工艺有以下几方面的影响 1:( 1)铸坯表面振痕的形状;( 2)结晶器铜壁与铸坯坯壳间均匀渣膜的形 状;( 3)熔渣层吸收和溶解钢液中上浮的非金属夹杂物;( 4)坯壳与结晶器壁之间的润滑与均匀传热;( 5)对浸入式水口的腐蚀。保护渣粘度过低, 消耗量过大, 铸坯振痕深。而 粘度过高, 流入铸坯与结晶器壁间隙的渣量少, 液渣膜太薄甚至部分坯壳得不到充分的润滑, 容易引起振痕浅紊乱和扭曲诱发铸坯皮下微裂纹甚至导致粘结漏钢事故。粘度对结晶器铜壁与铸坯坯壳间渣膜厚度均匀性的影响, 直接影响到连铸过程中渣膜对铸坯的润滑和传热。在浇注低合金钢和合金钢时
7、, 为了吸收钢液中上浮的非金属夹杂物, 希望控制较低的保护渣粘度, 但是低粘度的保护渣对水口的腐蚀严重。因此, 设计合理的保护渣粘度是获得良好铸坯质量和连铸工艺顺行的保证。合金钢含有大量易氧化的元素如 A l 、 T i等, 在 连铸过程中易产生 Al2O3、 T i O2等夹杂, 而且含量较高, 故要求保护渣具有较好的吸收各种夹杂物的能力, 且在保护渣吸收各种夹杂物之后, 其理化性能还要能满足连铸工艺的要求, 尤其应具有良好的润滑 性能。因此, 保护渣中一般加入 MgO 1、 MnO 1, 2、BaO 1, 3等组分来提高保护渣吸收夹杂能力和保持性能的稳定。但是, 吸收夹杂不是保护渣的唯一功
8、 能, 这些组分的采用对保护渣的粘度有何影响还需要系统的研究, 才有利于合理设计保护渣。为此, 本文针对 CaO- Si O2- Na2O - CaF2- Al2O3- MgO-MnO- BaO渣系在合金钢连铸保护渣成分范围内, 采用二次回归正交设计模型设计实验渣样组成, 研究组成和粘度的关系, 为合金钢连铸保护渣设计开发提供参考。2 实验2 . 1 实验渣样的准备实验渣样全部采用化学纯试剂配制而成, 其中 Na2O、 MnO、 BaO分别以 Na2CO3、 MnCO3、 BaCO3碳酸盐试剂加入, 这些试剂在保护渣熔化过程中分解则成为相应的氧化物组分。在配料之前, 各试剂均研磨至 100目以
9、下, 根据不同渣样碳酸盐加入量的 不同, 配制 257 276 g渣料保证碳酸盐分解后熔渣为 200 g, 为防止渣料加入 MoSi2高温炉内部分碳酸 盐分解产生喷溅影响渣的组成, 先把配好的渣料放入钼丝炉中在 800e 下保温 1 h , 以除去水分和预烧结, 处理好后备用。2 . 2 实验设备 实验采用旋转粘度计 (如图 1所示 ) 测定熔渣的粘度及其变化, 温度升降均采用微机程序控制, 控温精度 ? 0 . 5e 。炉膛控温热电偶为双铂铑热电偶, 测温位置在石墨坩埚底部。粘度测试装置参数和条件如表 1所示。图 1 保护渣粘度测试装置表 1粘度测试装置参数和条件性质吊杆 材质吊杆尺寸 /m
10、m测头材质测头尺寸 /mm测头转速 /cyc# min- 1吊丝尺寸 /mm吊丝种类熔渣深度 /mm石墨坩锅内 /mm仪器常数 K / Pa# S# ms- 1 参数M o 6 600石墨 15 18120. 175 200T8 M nA60500 . 001522 . 3 粘度的测定实验采用内圆柱体旋转粘度计测定连铸保护渣的粘度 4, MoSi 2高温炉炉膛温度恒定 1300e , 分多次将预烧结好的渣料加入石墨坩埚送入炉内, 待全部熔化后用钼杆将熔渣搅拌均匀。用已知粘度的植物油来确定旋转粘度计的仪器常数 K。测试保护渣粘度时, 将石墨测头下降至距离石墨坩埚底部 20mm处后旋转石墨测头,
11、同时微机数据采集系统开始记录实验数据。实验测定时石墨测头旋转速度为12 cyc/m in 。2 . 4 实验方案设计实验采用二次回归正交设计 5, 研究连铸保护渣 CaO /SiO2、 CaF2、 Na2O、 MgO、 MnO和 BaO含量等6个因素对粘度的影响, 为了提高合金钢保护渣吸收 Al2O3能力, 要求保护渣中 Al2O3含量尽量少, 但保护渣原料中或多或少都有 A l2O3灰分, 故把 CaO- Si O2- Na2O - CaF2- Al2O3- MgO- MnO- BaO渣系中 Al2O3含量设为定值为 3 % 。根据一般实际保护渣的组分先取 CaO /SiO2= 0 . 6-
12、 1 . 2 、 CaF2= 0- 10 % 、 Na2O= 0- 10 % 、 MgO= 0- 10%、 MnO= 0-8 %和 BaO= 0- 15 % 进行了前期实验, 测定出其中渣样的最高熔点为 1358e , 远远超过连铸保护渣允许的熔点范围。为了使实验研究渣样的配制对生产用保护渣有更多的参考意义, 就需要在上述方案基础上降低渣样熔点, 这样调整后的方案如表 2所示,出现最高熔点的 11号渣为 1238e , 出现最低熔点的 10号渣为 1053e , 均在实际范围内。故实验渣样组成按表 2所示成分设定, 其中 29号渣为各组分#18#四川冶金 第 32卷 含量取零水平的配料组成。表
13、 2 实验保护渣成分 (质量百分含量 )和粘度编号实验设计矩阵CaO /Si O2CaF2 /%Na2O /%M gO /%M nO /%BaO /%粘度 /Pa# s11 . 013. 08. 46. 46 . 49 . 60 . 120 21 . 013. 08. 41. 61 . 62 . 40 . 300 31 . 013. 03. 66. 41 . 69 . 60 . 22441 . 013. 03. 61. 66 . 42 . 40 . 312 51 . 07 . 08. 46. 41 . 62 . 40 . 40061 . 07 . 08. 41. 66 . 49 . 60 .
14、295 71 . 07 . 03. 66. 46 . 42 . 40 . 38581 . 07 . 03. 61. 61 . 69 . 60 . 475 90 . 713. 08. 46. 41 . 62 . 40 . 369100 . 713. 08. 41. 66 . 49 . 60 . 201 110 . 713. 03. 66. 46 . 42 . 40 . 270120 . 713. 03. 61. 61 . 69 . 60 . 389 130 . 77 . 08. 46. 46 . 49 . 60 . 279140 . 77 . 08. 41. 61 . 62 . 40 . 548
15、 150 . 77 . 03. 66. 41 . 69 . 60 . 523160 . 77 . 03. 61. 66 . 42 . 40 . 668 170 . 610. 06. 04. 04 . 06 . 00 . 450181 . 110. 06. 04. 04 . 06 . 00 . 180 190 . 855 . 06. 04. 04 . 06 . 00 . 425200 . 8515. 06. 04. 04 . 06 . 00 . 199 210 . 8510. 02. 04. 04 . 06 . 00 . 376220 . 8510. 010. 04. 04 . 06 . 00
16、. 226 230 . 8510. 06. 00. 04 . 06 . 00 . 429240 . 8510. 06. 08. 04 . 06 . 00 . 295 250 . 8510. 06. 04. 00 . 06 . 00 . 455260 . 8510. 06. 04. 08 . 06 . 00 . 291 270 . 8510. 06. 04. 04 . 00 . 00 . 386280 . 8510. 06. 04. 04 . 012 . 00 . 300 290 . 8510. 06. 04. 04 . 06 . 00 . 2993 实验结果与分析3 . 1 粘度的回归方程表 2 中各实验渣 1300e 下的粘度为 0112 01668 Pa# S , 该参数与许多实际生产中使用的保护 渣的粘度相近, 说明在表 2所示组成范围内, 研究保护渣粘度, 其结果对实际生产具有参考价值。粘度与连铸保护渣 CaO /Si
