發(fā)布時間：2020-04-02 13:08

【摘要】：連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣具有重要的冶金功能,尤其是對鑄坯的潤滑和調(diào)節(jié)鑄坯向結(jié)晶器的傳熱,對維持連鑄工藝的順行和提高鑄坯表面質(zhì)量具有重要作用。隨著連鑄鋼品種的不斷擴(kuò)大、連鑄坯質(zhì)量要求的不斷上升,連鑄保護(hù)渣的理化性能與連鑄工藝順行及鑄坯表面質(zhì)量關(guān)系日益突出,連鑄保護(hù)渣成為連鑄技術(shù)發(fā)展的重要限制因素之一。MgO是一種連鑄保護(hù)渣中常用的助熔劑,通常具有降低熔化溫度、改善保護(hù)渣流變性能等作用。但是對于不同渣系,不同堿度的保護(hù)渣,從微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),對MgO在其中的作用機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識。本文針對一定堿度條件下的CaO-SiO_2系和CaO-SiO_2-Al_2O_3系兩類保護(hù)渣,在對MgO含量對其宏觀物理能(定溫粘度、變溫粘度、臨界冷卻速度、渣膜厚度、熱流密度)影響規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,通過拉曼光譜定性定量的分析了MgO含量變化與熔渣微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系,以期通過MgO含量變化對熔渣微觀結(jié)構(gòu)的影響來分析MgO含量對其宏觀物理性能作用的機(jī)理,該研究將對MgO在保護(hù)渣中的合理應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。CaO-SiO_2渣系保護(hù)渣研究表明,MgO在熔渣結(jié)構(gòu)中主要起網(wǎng)絡(luò)破壞體的作用,當(dāng)MgO12mol%時,MgO僅少量電離,當(dāng)MgO含量達(dá)到15mol%時,MgO雖開始大量電離,但其電離產(chǎn)物Mg~(2+)的電荷補償作用又促進(jìn)了[AlO_4]四面體結(jié)構(gòu)的形成。隨渣中MgO含量的增加,體系聚合度呈緩慢降低趨勢。由此,熔渣粘度緩慢降低,熱穩(wěn)定性以及結(jié)晶性能逐漸增加,最大熱流密度降低,平均熱流密度增加。低堿度CaO-SiO_2-Al_2O_3系保護(hù)渣研究表明,由于高含量的Al_2O_3會促進(jìn)MgO的電離,當(dāng)MgO12mol%時,MgO的電離產(chǎn)物O~(2-)發(fā)揮破網(wǎng)作用,體系聚合度顯著降低,當(dāng)MgO含量增加到15mol%時,在MgO的影響下,體系內(nèi)出現(xiàn)大量~(VI)Al,形成的~(VI)Al會使[Si-O]結(jié)構(gòu)高頻區(qū)拉曼光譜峰發(fā)生藍(lán)移,且~(VI)Al的橋梁作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)大量大型陰離子團(tuán),會增加熔渣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,使渣系聚合度提高。由此,隨著MgO含量的增加,其粘度先降低后增加,熱穩(wěn)定性先無明顯影響后顯著降低,結(jié)晶性能先增加后降低,最大熱流密度和平均熱流密度均先增加后降低。高堿度CaO-SiO_2-Al_2O_3系保護(hù)渣研究表明,當(dāng)MgO9mol%時,MgO在結(jié)構(gòu)中起網(wǎng)絡(luò)破壞體作用,其電離產(chǎn)生的O~(2-)降低了體系的聚合度;當(dāng)MgO含量達(dá)到12mol%時,MgO與Al_2O_3相互作用,導(dǎo)致體系內(nèi)有少量鎂鋁尖晶石析出,改變了熔渣的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài),從而導(dǎo)致其性能惡化。由此,隨著MgO含量的增加,其粘度先降低后顯著增加,熱穩(wěn)定性先增加后降低,結(jié)晶性能均先逐漸增加后降低,最大熱流密度降低,平均熱流密度增加。
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)保護(hù)渣成分范圍[7]Fig. 1.1 Composition of traditional mould fluxes 1.1所示為連鑄保護(hù)渣 CaO-SiO2-Al2O3三元系基礎(chǔ)相圖。黑色圈的區(qū)域即為硅酸鹽系的低熔點、低粘度區(qū)域，常用保護(hù)渣的化學(xué)成分區(qū)域內(nèi)。傳統(tǒng)的保護(hù)渣主要是 CaO-SiO2基的渣系[7]，其化學(xué)組分及所示。表 1.1 連鑄保護(hù)渣常見組分及含量（wt%）[8]Table 1.1 Compositions and contents of classical mold fluxes (wt%) 含量 組分 含量 組分 O 22～45 SiO217～56 Al2O3O 0～25 K2O 0～2 Li2O O 0～10 SrO 0～5 MgO O 0～5 TiO20～8 B2O3

圖 1.2 CaO-SiO2-MgO 三元相圖Fig. 1.2 CaO-SiO2-MgO ternary phase diagram在 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 四元渣系中，MgO 對保護(hù)渣的熔化溫度影響也存在差異，當(dāng)堿度 1.1，Al2O3含量為 6%時，MgO 的含量從 3%增加到 12%，保護(hù)渣的熔點顯著提高[7]。王歡實驗采用的 CaO-Al2O3-MgO 反應(yīng)性保護(hù)渣，其中 Al2O3含量為 28%時，實驗渣系半球點溫度在 1060~1180℃范圍內(nèi)，在 2%~8%范圍內(nèi)平均每增加 1%的 MgO，，保護(hù)渣半球點溫度升高大約 20℃[17]。但是，邱斌[15]采用 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Li2O 渣系的實驗卻得出結(jié)論，當(dāng)Al2O3在 2%~5%范圍內(nèi)，MgO 的含量低于 10%時，隨著 MgO 含量的增加，保護(hù)渣的熔化溫度降低。同時，付孝錦的高鋁 TRIP 鋼 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 保護(hù)渣實驗中也得出類似結(jié)論，Al2O3含量為 20%，隨著 MgO 含量的增加（1%-9%），熔化溫度降低[11]。所以，在多元組分的保護(hù)渣系統(tǒng)中，MgO 對于保護(hù)渣熔化溫度的具體影響，取決于實際生成共熔產(chǎn)物的熔化溫度。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF777

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2611991