含钛无氟连铸结晶器保护渣结晶性能研究

摘要

在连铸生产过程中，结晶器保护渣在传热控制和润滑铸坯方面起着非常重要的作用，而保护渣的结晶性能又直接影响着其润滑和传热作用的效果。在连铸技术广泛应用的今天，研究无氟保护渣的结晶性能对稳定连铸生产工艺和提高连铸坯质量有着非常重要的意义。本文着重研究了含钛无氟保护渣的结晶性能，以期为含钛无氟保护渣能够更好的应用于连铸生产提供理论基础。 论文通过实验室自制保护渣，采用了实验室自主开发的SHTT-Ⅱ结晶温度测定仪，系统地研究了含钛无氟连铸结晶器保护渣的化学成分对其结晶温度的影响规律，碱度、TiO2、Li2O、Na2O、MgO可以提高含钛无氟保护渣的结晶温度；而含钛无氟保护渣的结晶温度随着B2O3含量的增加而降低；随着MnO含量的增加，结晶温度先升高后降低。 选取生产中应用效果良好的含钛无氟保护渣，采用差热分析法研究了冷却速率对保护渣结晶温度的影响规律，保护渣的结晶温度与冷却速率负相关，冷却速率每增加5℃/min，结晶温度平均降低10℃左右； 采用岩相矿相显微镜研究了含钛无氟保护渣化学成分和保护渣结晶率的关系，碱度、TiO2、MgO、Na2O可以促进结晶体的析出，提高结晶率；而随着B2O3含量的增加，结晶相的比例下降；而随着Li2O、MnO含量的增加，结晶相的比例先升高后下降。 采用岩相矿相显微镜考察了含钛无氟连铸结晶器保护渣冷却矿相的组成，发现渣样的析晶矿相主要是钙钛矿。个别含有霞石、巴依石和黄长石； 采用表面粗糙度轮廓仪测定了保护渣的表面粗糙度，碱度、TiO2、Li2O、Na2O、MgO含量高的保护渣，其冷却后的表面粗糙度较大；B2O3含量高的保护渣玻璃性较好，表面比较光滑；随着MnO含量的增加，表面粗糙度先增加后降低；化学成分对保护渣表面粗糙度的影响规律和其对结晶温度的影响规律相同。 将kissinger方程引入保护渣研究领域，研究分析了固态渣膜和液态渣膜结晶的激活能，保护渣玻璃体的结晶激活能 大约为52.75KJ/mol，保护渣液态降温结晶的激活能 大约为61.15KJ/mol。实验用保护渣玻璃体的升温过程结晶比液态降温结晶容易。