鋁作為合金元素加入到鋼中,通過相應(yīng)的煉鋼、連鑄及軋制等工藝生產(chǎn)出的高鋁鋼,性能優(yōu)良,應(yīng)用廣泛。然而,由于鋼液中高含量的Al易與保護渣中的SiO2反應(yīng),進而導(dǎo)致保護渣粘度和結(jié)晶性能等物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生極大變化,引發(fā)鑄坯表面質(zhì)量問題。本文針對高鋁鋼連鑄過程中渣-鋼反應(yīng)與結(jié)晶器流場進行模擬研究,討論渣-鋼反應(yīng)動力學(xué)調(diào)控機制,系統(tǒng)分析調(diào)控機制對流場流速、液面波動和液面卷渣等方面的影響,以期為該鋼種連鑄工藝進一步優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。主要研究內(nèi)容如下:（1）針對國內(nèi)某鋼廠現(xiàn)用的高鋁鋼保護渣開展渣-鋼反應(yīng)平衡試驗,發(fā)現(xiàn)渣-鋼反應(yīng)初始10 min內(nèi),保護渣完成了由CaO-SiO2-Al2O3系向CaO-Al2O3系的演變。隨著SiO2的消耗和Al2O3的生成,保護渣熔點迅速升高隨后趨于穩(wěn)定,而粘度升高后出現(xiàn)小幅波動,最后趨于穩(wěn)定。另外,伴隨著渣-鋼反應(yīng),保護渣會出現(xiàn)結(jié)晶因子更大、熔點更高和邊界更粗糙的結(jié)晶相,CaF2由樹枝狀結(jié)構(gòu)演變?yōu)槎嗝娼Y(jié)構(gòu),鈣硅酸鹽逐漸演變?yōu)殁}鋁酸鹽。（2）應(yīng)用雙膜傳質(zhì)理論,分析渣-鋼反應(yīng)平衡試驗結(jié)果,確定了鋼中Al傳質(zhì)為本試驗條件下渣-鋼反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié);建立了渣-鋼反應(yīng)動力學(xué)模型,... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１各類汽車用板的屈服強度和延伸率的關(guān)系ｍ??

此拉速還影響鋼??中的Ａ１向渣－鋼界面的擴散行為，針對特定成分＊高鋁鋼連鑄的拉速設(shè)計十分??必要。??０．９０｜???？?？??０．８０?■??０．７０?，??？??｜０?５０?－?？Ｘ?？??｜０．４０．??Ｓ?０．３０?＾??０．２０?？?４?？??？??０．１０??〇?■■■?Ｉ?？?１?ｆｃ—．．．．．．ｔ?－Ａ－藝…？ｉ?，丨丨■■ｌｍｍ？丨丨，■曬畫ｊｎｍ??５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５??過熱度ｒｃ??圖２－５鋼液過熱度與裂紋指數(shù)之間的關(guān)系??１．００１?＊???０．９０??０．８０?－禱??０．７０?ｍ?＊??ｍ?〇．６〇?＿?＾??０．５０?＊?■?＊?＿??＾?０．４０?＊?＼?Ｊ??０．３０?？?？?＊?＂＊??０．２０．??Ｏ．ｉＯ?＊?又?Ｊ??０．００?，＼?Ｘ?■?１＾１－?１?ＭＵ?＊?＿?＿??０．６０?０．７０?０．８０?０．９０?１．００?１．１０?１．２０?１．３０?１．４０?１．５０??拉速／ｍ．ｍｉｉｒ１??圖２－６拉速與裂紋指數(shù)之間的關(guān)系??（４）結(jié)晶器傳熱的影響［２１，２２，２６，２７１：結(jié)晶器熱流密度是結(jié)晶器傳熱功能強弱??的重要指標，它對鑄坯尤其是包晶鋼鑄坯表面縱裂紋發(fā)生率有重要影響。結(jié)??晶器彎月面的熱流不均勻?qū)е屡鳉どL厚度不均勻，就會引起橫向溫度梯度??不均勻，導(dǎo)致了橫向張應(yīng)力的產(chǎn)生，引起裂紋。目前對結(jié)晶器傳熱的控制思??路是降低彎月面?zhèn)鳠崴俾剩七t坯殼的相變收縮，達到使坯殼均勻生長，避??免產(chǎn)生裂紋的目的。??－６?－??

暢地流入坯殼與銅??板間，起良好的潤滑作用，鑄坯表面質(zhì)量良好。如果鋼液對液面沖擊過大，??則會造成結(jié)晶器液面急劇波動，當液面波動幅度大于液渣層厚度時，會阻礙??液渣均勻流入氣隙，不能使整個坯殼表面覆蓋液態(tài)渣膜，引起如裂紋、凹陷、??夾渣等表面缺陷。??２．３保護渣的冶金作用及主要特性??連鑄保護渣是一種特殊的硅酸鹽材料，它通常以Ｃａ０－Ｓｉ０２－Ａｌ２０３為基料，??以碳質(zhì)物質(zhì)為主要框架，并且用Ｎａ２０、ＣａＦ２等為熔劑。連鑄過程中保護渣起??著至關(guān)重要的作用，其在結(jié)晶器內(nèi)分布如圖２－７所示［２Ｇ】。覆蓋在鋼液上的保??護渣自上而下可分為原渣層、燒結(jié)層和液渣層。連鑄過程中，保護渣不斷加??入和熔化，完成自原渣層一燒結(jié)層一液渣層的演變。最后在結(jié)晶器振動作用??下，液渣層中的液態(tài)保護渣流入結(jié)晶器與鑄坯之間的縫隙，形成渣膜。因此，??保護渣能夠形成穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)，具備隔熱保溫、防止鋼液二次氧化、吸附??夾雜物、潤滑、控制傳熱五項基本功能［２８？＼從而保證連鑄工序的順行。??Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ?Ｅｎｔｒｙ?Ｎｏｚｚｔｅ?漏?！??：Ｐ。二廠?Ｉ?；???－１?１１?Ｖ．??！??Ａｉｒ?Ｇａｐ?Ｍｏｌｔｅｎ?Ｓｔｅｅｌ?Ｐｏｏ（??ＳＨｎｉｆｌｌ?＂?ＳｏＨｄＨｙｉｎｇ?Ｓｔｏ？ｌ?Ｓｈｅｌｌ??圖２－７＇保護渣在結(jié)晶器內(nèi)的分布Ｍ??（１）絕熱保溫（主要由燒結(jié)層完成）??渣－鋼界面保護渣的多層結(jié)構(gòu)能夠有效降低鋼液熱輻射。因此，在實際生??產(chǎn)中通常采用黑渣操作，也就是保持一定厚度的燒結(jié)層。在保護渣中適當增??加碳含量，改善含碳材料的類型可以增加保護渣保溫性能。而對于保溫性的??－７?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]連鑄結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成及傳熱的研究現(xiàn)狀[J]. 文光華,楊昌霖,唐萍.  工程科學(xué)學(xué)報. 2019(01)
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[4]基于PIV技術(shù)的板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動行為研究[J]. 任磊,張立峰,王強強,趙星.  工程科學(xué)學(xué)報. 2016(10)
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[6]插釘法研究板坯連鑄結(jié)晶器液面特征[J]. 任磊,張立峰,王強強.  鋼鐵. 2016(02)
[7]Vortex Flow Pattern in a Slab Continuous Casting Mold with Argon Gas Injection[J]. Zhong-qiu LIU,Feng-sheng QI,Bao-kuan LI,Mao-fa JIANG.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(12)
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博士論文
[1]高鋁鋼連鑄保護渣的物理化學(xué)研究[D]. 黎江玲.北京科技大學(xué) 2016
[2]CSP結(jié)晶器鋼液流動及傳熱行為對薄板坯表面縱裂的影響[D]. 張曉峰.北京科技大學(xué) 2015
[3]連鑄保護渣結(jié)晶與傳熱機理研究[D]. 周樂君.中南大學(xué) 2013

碩士論文
[1]高鋁硅鋼保護渣反應(yīng)性及流變性能的研究[D]. 黃挺.重慶大學(xué) 2017
[2]連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動、傳熱及凝固數(shù)值模擬[D]. 王杰.武漢科技大學(xué) 2015
[3]連鑄保護渣液/固渣膜傳熱與潤滑行為模擬研究[D]. 孔令偉.大連理工大學(xué) 2015
[4]高鋁鋼保護渣結(jié)晶性能及渣膜傳熱的研究[D]. 王歡.重慶大學(xué) 2010



本文編號：3565293