中碳鋼低氟-無氟連鑄結晶器保護渣的基礎研究.pdf

1、結晶器保護渣是連鑄過程中非常重要的材料，具有潤滑鑄坯、絕熱保溫、控制傳熱、吸收夾雜和防止鋼液氧化等作用。由于傳統(tǒng)保護渣中含有氟，對設備、成本、環(huán)境和人體健康均有不利的影響，因此保護渣的無氟化是連鑄技術的熱點。然而保護渣的低氟/無氟化具有很大的難度，尤其是對裂紋敏感性中碳鋼鋼種而言，低氟/無氟渣的應用非常少，其中還有很多關鍵的技術問題亟需解決。本文主要針對中碳鋼低氟/無氟化這一應用很少的領域進行研究，致力于解決中碳鋼無氟化的關鍵技術問題，

2、具有重大的理論和現(xiàn)實意義。
　　首先，本文采用單絲熱電偶技術(SHTT)研究了低氟渣的連續(xù)冷卻性能和等溫結晶性能，并利用X射線衍射分析(XRD)檢測了保護渣的結晶礦相，同時選取了幾組典型保護渣的等溫結晶過程進行了結晶動力學計算，求得了結晶活化能的相關數(shù)據(jù)。結果表明，B2O3能抑制保護渣的結晶，而Na2O則可以促進結晶。其中，參考渣A中的主要結晶礦相為槍晶石(Ca4Si2O7F2)晶體，而低氟渣中的主要晶相為鈉黃長石(NaCaAlS

3、i2O7)晶體。此外，B3渣和D2渣在低溫區(qū)還分別析出了槍晶石、硅灰石(CaSiO3)晶體或硼硅酸鈣(Ca11Si4B2O22)晶體。利用Johnson-Mehl-Avramin(JMA)等溫結晶動力學模型和Arrhenius公式對渣A、B3和D2的動力學進行計算，結果表明，A渣和D2渣的結晶活化能非常接近，而且晶體的長大方式也一致。因此，低氟渣D2為本文性能最好的低氟渣。
　　其次，采用單絲/雙絲熱電偶技術(SHTT/DHTT)

4、、高溫紅外發(fā)射技術（IET）溫旋轉粘度法對無氟保護渣的結晶性能、熔融性能、傳熱性能和粘溫性能進行了全面系統(tǒng)的研究和測試，并采用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDS)等檢測手段研究了無氟保護渣的結晶形貌特征和結晶礦相種類?？偟膩碚f，實驗設計的4組無氟渣的性能均與參考渣A較為接近，但其中性能最佳的為無氟渣B。另外，SEM和EDS研究表明，無氟渣中主要析晶礦相為硼硅酸鈣(Ca11Si4B2O22)晶體，該晶體在高溫區(qū)和低溫區(qū)均有析出，此外，還