【摘要】：連鑄結晶器保護渣具有重要的冶金功能,尤其是對鑄坯的潤滑和調節(jié)鑄坯向結晶器的傳熱,對維持連鑄工藝的順行和提高鑄坯表面質量具有重要作用。隨著連鑄鋼品種的不斷擴大、連鑄坯質量要求的不斷上升,連鑄保護渣的理化性能與連鑄工藝順行及鑄坯表面質量關系日益突出,連鑄保護渣成為連鑄技術發(fā)展的重要限制因素之一。MgO是一種連鑄保護渣中常用的助熔劑,通常具有降低熔化溫度、改善保護渣流變性能等作用。但是對于不同渣系,不同堿度的保護渣,從微觀結構出發(fā),對MgO在其中的作用機理尚缺乏系統(tǒng)的認識。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構的關系,以期通過MgO含量變化對熔渣微觀結構的影響來分析MgO含量對其宏觀物理性能作用的機理,該研究將對MgO在保護渣中的合理應用起到指導作用。CaO-SiO_2渣系保護渣研究表明,MgO在熔渣結構中主要起網(wǎng)絡破壞體的作用,當MgO12mol%時,MgO僅少量電離,當MgO含量達到15mol%時,MgO雖開始大量電離,但其電離產物Mg~(2+)的電荷補償作用又促進了[AlO_4]四面體結構的形成。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系保護渣研究表明,由于高含量的Al_2O_3會促進MgO的電離,當MgO12mol%時,MgO的電離產物O~(2-)發(fā)揮破網(wǎng)作用,體系聚合度顯著降低,當MgO含量增加到15mol%時,在MgO的影響下,體系內出現(xiàn)大量~(VI)Al,形成的~(VI)Al會使[Si-O]結構高頻區(qū)拉曼光譜峰發(fā)生藍移,且~(VI)Al的橋梁作用導致結構中出現(xiàn)大量大型陰離子團,會增加熔渣結構的復雜程度,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系保護渣研究表明,當MgO9mol%時,MgO在結構中起網(wǎng)絡破壞體作用,其電離產生的O~(2-)降低了體系的聚合度;當MgO含量達到12mol%時,MgO與Al_2O_3相互作用,導致體系內有少量鎂鋁尖晶石析出,改變了熔渣的結構穩(wěn)定狀態(tài),從而導致其性能惡化。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)保護渣成分范圍[7]Fig. 1.1 Composition of traditional mould fluxes 1.1所示為連鑄保護渣 CaO-SiO2-Al2O3三元系基礎相圖。黑色圈的區(qū)域即為硅酸鹽系的低熔點、低粘度區(qū)域，常用保護渣的化學成分區(qū)域內。傳統(tǒng)的保護渣主要是 CaO-SiO2基的渣系[7]，其化學組分及所示。表 1.1 連鑄保護渣常見組分及含量（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 對保護渣的熔化溫度影響也存在差異，當堿度 1.1，Al2O3含量為 6%時，MgO 的含量從 3%增加到 12%，保護渣的熔點顯著提高[7]。王歡實驗采用的 CaO-Al2O3-MgO 反應性保護渣，其中 Al2O3含量為 28%時，實驗渣系半球點溫度在 1060~1180℃范圍內，在 2%~8%范圍內平均每增加 1%的 MgO，，保護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論，當Al2O3在 2%~5%范圍內，MgO 的含量低于 10%時，隨著 MgO 含量的增加，保護渣的熔化溫度降低。同時，付孝錦的高鋁 TRIP 鋼 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 保護渣實驗中也得出類似結論，Al2O3含量為 20%，隨著 MgO 含量的增加（1%-9%），熔化溫度降低[11]。所以，在多元組分的保護渣系統(tǒng)中，MgO 對于保護渣熔化溫度的具體影響，取決于實際生成共熔產物的熔化溫度。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF777

【參考文獻】

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1 劉方方;;激光拉曼光譜的發(fā)展及應用[J];技術與市場;2014年09期

2 柴達;;淺談激光拉曼光譜[J];科技資訊;2013年08期

3 王歡;唐萍;文光華;于雄;;MgO對高鋁鋼非反應性保護渣理化性質的影響[J];過程工程學報;2010年05期

4 李月;周瑤琪;顏世永;崔啟良;趙永年;章大港;陳勇;;高壓下橄欖石的激光拉曼光譜研究[J];光散射學報;2006年01期

5 文光華,唐萍,李書成,何宇明,趙正平,張建國;無氟板坯連鑄結晶器保護渣的研究[J];鋼鐵;2005年07期

6 顧顏,劉潤藻,吳鏗,趙勇,李士琦,郜學,孫國軍;高速連鑄結晶器保護渣流變特性的研究[J];特殊鋼;2004年01期

7 唐萍,文光華,王中丙,范勝標,張振彪,李書成,李紅;CSP薄板坯連鑄低碳鋼結晶器保護渣的研究[J];鋼鐵;2003年03期

8 凌恩偉,趙新華,謝繼紅;如何正確使用pH計[J];計量技術;2002年07期

9 劉承軍,朱英雄,姜茂發(fā),王云盛;CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO保護渣系的Al_2O_3吸收速率和粘度[J];煉鋼;2001年03期

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1 于雄;高鋁鋼連鑄結晶器保護渣的基礎研究[D];重慶大學;2011年

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本文編號：2611991