结晶器保护渣渣膜结构对传热影响规律研究

摘要

结晶器保护渣在提高铸机拉速，稳定连铸工艺、扩大连铸品种、提高铸坯质量和产量方面发挥着重要的作用。在保护渣的五个冶金作用中，其中控制连铸过程传热及润滑的作用对提高拉速、扩大连铸品种起着重要的作用。但目前在评价及控制保护渣传热性能方面无公认的标准，也没有定量的依据，缺乏系统的理论指导。大量实践表明保护渣在结晶器内的传热特性与固态渣膜结构有关，特别是保护渣结晶性能和表面粗糙度。因此，论文在连铸结晶器保护渣传热定量测试的基础上，着重从渣膜结构的角度分析了影响保护渣传热的因素，以实现对保护渣传热性能的良好控制。
　　本文在国家自然基金的支持下，首先，对同一组分保护渣的生产实际渣膜和实验渣室所得渣膜，通过实验室自制结晶器渣膜热流模拟仪定量测试热流和制取渣膜，并对比了二者的晶体种类、形貌、大小和热流密度等，结果表明二者具有较好的对应性，仅实验室渣膜晶粒稍小，热流值不完全等同实际值，但规律是一致的。因此，作为基础理论研究，本方法可较好地模拟实际情况。其次，本文以四元渣系Ca0-SiO2-CaF2-Na2O和五元渣系Ca0-SiO2-CaF2-Na2O-Al2O3为研究对象。采用游标卡尺、表面粗糙度轮廓仪、矿相显微镜、X-射线衍射分析仪和扫描电镜等分析方法，研究了设定渣系中的保护渣热流与渣膜结构，即渣膜厚度、表面粗糙度、结晶相、晶粒形貌及大小的关系。研究表明，对于结晶态渣，渣膜表面粗糙度是影响传热大小的主要因素。对表面粗糙度的影响因素为结晶率、晶粒尺寸等。随结晶率、晶粒尺寸的增加，表面粗糙度增大，传热热流降低。对于不同成分的玻璃态保护渣，由于自身的凝固收缩特性不同，同样引起表面粗糙度的变化，对控制传热起着重要的作用。论文系统地建立了研究渣系碱度R、[Fˉ]含量、Na2O及微量组分Li2O、MnO、B2O3和MgO含量与保护渣渣膜结构及传热的关系。
　　综上所述，本研究方法可以较好的反映保护渣自身的传热特性，所得结论可为今后保护渣的合理配置提供理论依据，并最终通过改善渣膜结构实现对保护渣传热的控制。

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1 绪 论

1.1 连铸结晶器保护渣概述

1.2 结晶器保护渣渣膜对传热影响的研究方法

1.3 结晶器保护渣渣膜结构对传热的影响

1.4 本课题研究目的、意义与主要内容

2 实验室渣膜模拟方法研究

2.1 实验室渣膜模拟研究原理与实验装置

2.2 研究方法可行性分析

2.3 本章小结

3 保护渣渣膜结构与传热关系研究方案

3.1 研究保护渣成分设计

3.2 实验方法

4 四元渣系理化性能对渣膜结构及传热的影响

4.1 物理性能对渣膜结构的影响规律

4.2 化学成分对渣膜结构和传热的影响规律及原因分析

4.3 渣膜结构与传热热流的关系

4.4 渣膜结构对传热影响对比分析

4.5 本章小结

5 五元渣系理化性能对渣膜结构及传热的影响

5.1 物理性能对渣膜结构的影响规律

5.2 化学成分对渣膜结构和传热的影响规律及原因分析

5.3 渣膜结构与传热热流的关系

5.4 渣膜结构对传热影响对比分析

5.5 本章小结

参考文献

致谢

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