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705-高速连铸保护渣粘度特性的研究与在线粘度计(黏度-)


高速连铸保护渣粘度特性的研究
朱立光 唐国章 万爱珍 金山同
( 北京科技大学 )

( 河北理工学院 )
摘 要

实 验 研 究 了 Li 2 0 等 添 加 剂 对 高 速 连 铸 保 护 渣 粘 度 的 影 响 规 律 比 较 了 Li 2 0 ~ Na 2 0 ~ K 2 0 ~ F- 降 低 保 护

渣粘度作用的能力 分析了保护渣粘度特性的机理 O 结果表明 Li 2 0 含量在 l % ~ 5 % 的范围内 能显著地 无 F- 的保护渣 能 够 获 得 高 速

降低保护渣的粘度及提高其稳定性 ; Li 2 0 ~ Na 2 0 ~ K 2 0 ~ F- 降 低 粘 度 的 作 用 的 强 弱 顺 序 为 , Li 2 0 >Na 2 0 >F- > K 2 0 ; Mg0 ~ B2 0 3 含量提高 保护渣粘度降低 稳定性提高 ; 通过添加 Li 2 0 ~ B2 0 连铸需要的稳定的低粘度特性 O 关键词 高速连铸 保护渣 粘度特性 D
3

STUDY ON VISCOSITY OF MOLD POWDERS FOR
Z~U Liguang

I
TAN

SPEED CASTIN
uozhang WAN Aizhen

( ~ebei UniVersity of Technology) JIN Shantong ( UniVersity of Science and Technology Beijing) ABSTRACT compared Inf luence of Li 2 0 etc. on Viscosity of mold powders f or high speed casting were
-

studied by experiments the ability of Li 2 0 N a 2 0 K 2 0 F to reduce Viscosity of powder was mechanism of component inf luence on Viscosity was discussed. Results show that, Li 2 0 of l % ~ 5 % can bring Viscosity of slag down markedly. 0 rder of Li 2 0 Na 2 0
K 2 0 F to make Viscosity of slag drop is Li 2 0 >Na 2 0 >F >K 2 0 Mg0 B2 0 3 also make Vis-

cosity of slag go down. With Li 2 0 B2 0 KEY WORDS 1 前言

3

slag can be made with lower and stable Viscosity

f or high speed continuous casting without F .

high speed casting mold powder Viscosity 在 R= 0. 97 Al 2 0 3 = 5 % Mg0 = 5 % N a 2 0 = 8 % F- = 8 % 基料成分条件下 测试具有不同 Li 2 0 含 量 ( 0~ l ~ 2~ 3~ 4~ 5 % ) ~ 不 同 Al 2 0 3 含 量 ( 3~ 5~ 9~ l 2~ l 5~ l 8 % ) 试样的高温粘度 探讨 Li 2 0 降低 及稳 定粘度的作用 O ( 2) Li 2 0 ~ Na 2 0 ~ K 2 0 ~ F- 对 保护 渣 粘 度 影 响 的 比较研究 通 过 对 具 有 不 同 Li 2 0 ~ N a 2 0 ~ K 2 0 ~ F- 含 量 试 样 的 粘 度 测 试 分 析 比 较 Li 2 0 ~ N a 2 0 ~ K 2 0 ~ F- 对 粘 度影响能力的差异 O ( 3) Mg0 对粘度的影响研究

连铸保护渣的粘度 对结晶器内发生的冶金行 为包括液渣流入和消耗 ~ 润滑 ~ 夹杂物吸收等产生重 要 影响 O 所 以 为 了 确 保 保 护 渣 在 浇 铸 中 的 良 好 性 能 就必须高度重视粘度特性的研究和优化 O 本 文 对 Li 2 0 等 添 加 剂 对 高 速 连 铸 保 护 渣 粘 度 及 稳 定 性 的 影 响 规 律 ~ Li 2 0 Na 2 0 K 2 0 F- 降 低 保 护 渣 粘度作用的 能 力 进 行 了 实 验 研 究 并 分 析 了 保 护渣粘度特性的机理 O 2 研究方案设计 ( l ) Li 2 0 对粘度及其稳定性影响的研究
D

联系人 , 朱立光 副教授 唐山 ( 063009) 河北理工学院冶金系

24





第 35 卷

熔 化 特 性 研 究 表 明 MgO 的 适 量 加 入 可 以 降 低 保 护 渣 的 熔 化 温 度 这 里 通 过 对 MgO 含 量 分 别 为 7~ 9~ 11 % 的试样粘度测试 探讨 MgO 对 粘度 特 性的影响 O ( 4D 高碱度下 含有 Li 2 O 保护渣的粘度测试 研 究 R= 1. 2 时 含有 Li 2 O 的保护渣粘度特性 同时 考察 B2 O 3 对保护渣粘度的作用 O ( 5D 无 F- 渣粘度的研究 不 含 F- 的 保 护 渣 添 加 Li 2 O 可 以 得 到 良 好 的 熔 化特性 O 测定其粘度 考察 F- = O 时含 有 一 定量 Li 2 O 的保护渣的粘度特性 从粘度 特 性 角度 探 讨 研 制无 F- 保护渣的可能性 O 3 实验结果及机理分析 3. 1 Li 2 O 对保护渣粘度及稳定性的影响 试验结果示于图 1O

下降 使结 晶器 内 保 护 渣 能 够 在 较 大 的 温 度 范 围 具 有良好 的 流 动 性 利 于 稳 定 操 作 提 高 拉 坯 速 度 改 善铸坯质量 O 液 体 保 护 渣 吸 收 钢 中 的 Al 2 O 3 夹 杂 使 保 护 渣 的化学成分发生变化 粘度也随之变化 图 2 为不含 Li 2 O 的 保 护 渣 Al 2 O 3 含 量 变 化 时 粘 度 变 化 的 试 验 结果 O

图 2

Al 2 O 3 含量对保护渣 1 3OO Fig. 2

时粘度的影响

Ef f ect of Al 2 O 3 content on y of mold powder at 1 3OO

由 于 Al 2 O 3 对 保 护 渣 高 温 粘 度 尤 其 是 1 3OO 时粘 度产生 较大 影 响 使 铝 脱 氧 镇 静 钢 连 铸 保 护 渣 的设计比较困难 Li 2 O 的加入则解决了这一问题 O Li 2 O 的 加 入 消 除 了 由 于 吸 附 Al 2 O 3 而 带 来 的 高温粘度的大幅度升高 使得粘度 平稳 拐点温度更低 O
Li 2 O~ Na 2 O~ K 2 O~ F 降低粘度作用的比较 虽 然 Li 2 O~ Na 2 O~ K 2 O~ F- 均 具 有 降 低 粘 度 的 作用 但作用能力存在着明显差别 尤其从适合高速

温度曲线更加

3. 2

图 1

Li 2 O 含量对保护渣 1 3OO Fig. 1

时粘度的影响

Ef f ect of Li 2 O content on y of mold powder at 1 3OO

连铸的角度来考虑 在常速连铸保护渣的基础上 等 量增加四者的含量 保护渣粘度相差较大 图 3 表示 了 在 Li 2 O= O~ K 2 O= O~ Na 2 O= 8 % ~ F- = 1O % 的 基础 上 各 自 增 加 2 % 后 对 保 护 渣 1 3OO 粘度的影 响 O 图 3 表明 降低粘度作用的顺序为 Li 2 O>N a 2 O >F- >K 2 OO Li 2 O~ N a 2 O~ K 2 O 等 碱 金 属 氧 化 物 属 网 络 外 体 由 于 Na + ~ K + ~ Li + 的 电 荷 少 ~ 半 径 大 和 O 2- 的 作用 力较小 在 保 护 渣 液 体 结 构 中 能 提 供 非 桥 氧 原 子 使 O/ Si 增大 对 渣的 网 络 结 构 具 有 较 强 的 破 坏 作 用 使 渣 的 粘 度 降 低O 但 试 验 结 果 表 明 虽 然
+ + 2+ Na ~ K 与 O 结合力较 Li 的弱 能够更易提供非 桥 氧 但 在 加 入 等 量 的 Li 2 O ~ Na 2 O ~ K 2 O 后 只 有

图 1 表 明 Li 2 O 含 量 的 提 高 保 护 渣 粘 度 明 显 降 低 O 在不含 Li 2 O 的渣中 加入 1 % Li 2 O 后粘度大 幅度降低 如 1 3OO 时的粘度降低了约 5O % 但随 着 Li 2 O 含 量 的 进 一 步 增 大 降 低 粘 度 的 作 用 减 弱 如 当 Li 2 O 从 4 % 增 至 5 % 时 保 护 渣 的 1 3OO 粘 度几乎不发生变化 O Li 2 O 除具有强效降低粘度的作用外 Li 2 O 还具 有 稳 定保护渣粘 度 的 作 用 降 低 保 护 渣 粘 度 随 温 度 变 化的波动 使 渣 的 长 渣 ' 性 增 强 拐 点 温 度 降 低 O 可 见 随 着 Li 2 O 含 量 的 提 高 粘 度 曲 线 的 拐 点 温 度

第 11 期

朱立光等 : 高速连铸保护渣粘度特性的研究

- z S-

匀坯壳生长条件 在横向宽度范围内 , 具有流动能力 的 液渣 厚 度 大 且 均 匀 , 利 于 减 小 摩 擦 , 提 高 拉 速 , 满 足耗量需求 碱土金属氧化物 MgO, 对保护渣粘度的影响比 较复杂 , 因为 , 一方面和 N a + ~ K + ~ Li + 等碱金属离子 一样 , 能使硅氧负离子团解聚使粘度降低 , 但另一方 面 , 它 的电 价 数 较 大 面 半 径 又 不 大 , 因 此 , 其 离 子 势 较 Na + ~ K + ~ Li + 大 , 能 夺 取 硅 氧 负 离 子 团 中 的 O 2来包围自己 , 导致硅氧负离子团聚合 如 2[SiO 4 ]4- [Si 2 O 7 ]6- + 被 夺 去 的 O 2- 使 网 络 结 构 复 杂 , 粘 度 增大 含 MgO 保护渣试样粘度测试结果表明 , MgO 取代 部 分 CaO 保 持 ( CaO + SiO 2 ) / CaO 为 定 值 , 使 保护渣高温粘度降低 , 低温粘度升高幅度不大 , 即在
图 3
Li 2 O~ Na 2 O~ K 2 O~ F 降低保护渣粘度作用的比较

较宽的温度范围内 , 保护渣粘度具有较高的稳定性 , 并达到了本研 究加入 MgO 降低 渣的低 温粘 度的目 的 这种现象是第一方面的原因占主导的结果 这 是由于体系的温度降低 , MgO 很难夺取硅氧负离子 团 中 的 O 2- , 聚 合 作 用 难 于 奏 效 , 可 见 引 入 适 量 的 MgO 能够起到降低 ~ 稳定保护渣粘度的作用 3. 4 试 高 碱 度 下 含 有 Li 2 O~ B2 O 3 保 护 渣 的 粘 度 的 测 高碱度是保护渣获得强吸附夹杂能力的重要手 段 , 但又不能由此带来保护渣熔化特性 ~ 粘度特性的 恶化 , 因此尝试加入一 定量 的 Li 2 O 和 B2 O 3 , 其 粘度 特性 的 测 试 结 果 表 明 , 随 着 B2 O 3 的 加 入 , 保 护 渣 的 粘度降低 , 稳定性提高 无 F- 渣粘度的研究 通 过 向 渣 中 添 加 一 定 量 的 Li 2 O~ B2 O 3 , 取 消 F , 粘 度 测 试 结 果 表 明 , 由 于 添 加 了 适 量 的 Li 2 O~ B2 O 3 ~ 不 含 F 的 保 护 渣 , 能 够 获 得 高 速 连 铸 保 护 渣 3. S 需要的低粘度 4 结论 ( 1) 在 Li 2 O 的含 量 1 % ~ 5 % 的范围 内 , 能显 著地降低保护渣的粘度及提 高其 稳定性 , Li 2 O 大于 5 % 后 , 提高其加入量 , 降低粘度的作用减弱 ( 2) 连铸保护渣中 Li 2 O~ Na 2 O~ K 2 O~ F- 降低粘 度的作用的强弱顺序为 : Li 2 O>Na 2 O>F- >K 2 O ( 3) 在一定范围内 , MgO~ B2 O 3 含量提 高 , 保护 渣粘度降低 , 稳定性提高 ( 4) 添加适量的 Li 2 O~ B2 O 3 ~ 无 F- 的保护渣 , 能 够获得高速连铸保护渣需要的稳定性较高的低粘度 特性
( 下转第 33 页 )

Fig. 3

COmparisOn Of ef f ect Of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, F On reducing viscOsity Of mOld pOwder

-

Li 2 O 能够显著降低保护渣的粘度 , 而 K 2 O~ N a 2 O 的 作 用 却 较 小 究 其 原 因 , 这 可 能 是 由 于 Li 2 O 和 N a 2 O~ K 2 O 在液体保护渣熔体中对网络结构的发生 不同的作用造成的 由于 Al 2 O 3 的 Al 与 O 结合成为 ( AlO 4 ) 铝 氧四面体 , 而加入的 N a 2 O~ K 2 O, 由于具有强于 Li 2 O
3+ 25-

提供 O 的 能 力 , Na 便 与 占 据 ( AlO 4 ) 四 面 体 中 心的 Al 3+ 结合在一起 , 其 结果 不但没 有起 到 断 网的
2+ 5-

作用 , 反而使熔渣网络加大 的作用

因此 , 消弱了降低粘度

除 了 Li 2 O~ K 2 O~ N a 2 O 的 断 网 作 用 不 同 外 , 还 与 Li 2 O 的离子极化作用有关 Li + 属于非惰性气体 型 离子 , 对 硅 氧 键 的 氧 离 子 极 化 ~ 变 形 ~ 减 弱 硅 氧 键 结 合的作用大 , 容 易 在 熔 渣 网 络 结 构 形 成 缺 陷 或 不 对称中心 , 因而导致粘度下降 在 连 铸 保 护 渣 中 , 当 O/ Si 很 低 时 , 对 粘 度 起 主 要 作 用 的 是 硅 氧 四 面 体 [SiO 4 ]间 的 键 力 , 极 化 力 最 大 的 Li + 减 弱 Si O Si 键 的 作 用 最 大 , Na + 次 之 , + K 最 小 , 故 加 入 等 量 的 Li 2 O~ K 2 O~ Na 2 O 降 低 粘 度 作用的顺序为 Li 2 O>Na 2 O>K 2 O 3. 3 MgO 对保护渣粘度的影响 试验结果表明 , MgO 的提高 , 保护渣粘度降低 , 尤其 低 温粘度降 低 幅 度 更 大 , 显 示 出 极 强 的 热 稳 定 性 可见含一定量 MgO 的保护渣 , 在结晶器气隙整 个纵向高度范围内能够始终保持流动状态 , 且上 ~ 下 部位保护渣的润滑能力变化不大 , 便于稳定操作 , 均

( 上接第 25 页 )


1







Lee I R . Development of Mold Powder f or ~igh Speed Continuous Casting. Conf erence on Continuous Casting of Steel in Developing Countries. Beijing. 1993. 832~ 8 1. Otemachi. Mold Powders f or ~igh Speed Continuous Casting. Trans. ISIJ9 19879( 7) : 张贺林 9 朱果灵 . 高速连铸用保护渣 . 钢铁研究学报 9199395( 7) : 17~ 23. 1.

2 3

高速连铸保护渣粘度特性的研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 朱立光, 唐国章, 万爱珍, 金山同, ZHU Liguang, TANG Guozhang, WAN Aizhen , JIN Shantong 朱立光,唐国章,万爱珍,ZHU Liguang,TANG Guozhang,WAN Aizhen(河北理工学院), 金山 同,JIN Shantong(北京科技大学) 钢铁 TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY 2000,35(11) 19次

参考文献(3条) 1.Lee I R Development of Mold Powder for High Speed Continuous Casting 1993 2.Otemachi Mold Powders for High Speed Continuous Casting 1987(07) 3.张贺林;朱果灵 高速连铸用保护渣 1993(07)

本文读者也读过(10条) 1. 万爱珍.朱立光.王硕明.Wan Aizhen.Zhu Liguang.Wang Shuoming 连铸保护渣粘度特性及机理研究[期刊论文 ]-炼钢2000,16(2) 2. 王德永.姜茂发.刘承军.史陪阳.姚永宽.王慧华.Wang Deyong.Jiang Maofa.Liu Chengjun.Shi Peiyang.Yao Yongkuan.Wang Huihua 稀土氧化物对连铸保护渣粘度的影响[期刊论文]-中国稀土学报2005,23(1) 3. 刘承军.朱英雄.姜茂发.王云盛.LIU Chengjun.ZHU Yingxiong.JIANG Maofa.WANG Yunsheng 连铸保护渣的熔 化温度、凝固温度和结晶温度研究[期刊论文]-炼钢2001,17(1) 4. 刘承军.孙丽枫.王德永.姜茂发.LIU Cheng-jun.SUN Li-feng.WANG De-yong.JIANG Mao-fa 综合碱度对连铸 保护渣黏性特征的影响[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版)2006,27(7) 5. 潘志胜.王谦.何生平.李玉刚.Pan Zhi-sheng.Wang Qian.He Shengping.Li Yugang 连铸保护渣组分对粘度的 影响[期刊论文]-特钢技术2010,16(2) 6. 何生平.尤静林.王谦.徐楚韶.HE Sheng-ping.YOU Jing-lin.WANG Qian.XU Chu-shao 氟对连铸保护渣熔体、 玻璃和晶体微结构的影响[期刊论文]-光谱学与光谱分析2008,28(11) 7. 孙丽枫.刘承军.姜茂发.SUN Lifeng.LIU Chengjun.JIANG Maofa 含二氧化钛连铸保护渣的黏性特征[期刊论 文]-硅酸盐学报2008,36(3) 8. 刘永庆.唐萍.文光华.张明熹.LIU Yong-qing.TANG Ping.WEN Guang-hua.ZHANG Ming-xi 结晶器含钛无氟保 护渣的粘度和熔化特性[期刊论文]-中国有色金属学报2006,16(3) 9. 宋新艳.SONG Xin-yan 连铸保护渣中SiO2,CaO,MgO的系统分析[期刊论文]-冶金分析2008,28(6) 10. 刘承军.姜茂发 连铸保护渣的绝热保温性能[期刊论文]-钢铁研究学报2002,14(3)

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6.文光华.唐萍.李书成.何宇明.赵正平.张建国 无氟板坯连铸结晶器保护渣的研究[期刊论文]-钢铁 2005(7) 7.赵紫锋.王新华.张炯明.梅峰.康建国 中碳钢板坯保护渣性能优化及提高拉速工业试验研究[期刊论文]-钢铁 2009(3) 8.韩文殿.仇圣桃.干勇.朱传运 含TiO2无氟保护渣的传热研究及生产实践[期刊论文]-钢铁研究学报 2006(1) 9.韩文殿.仇圣桃.朱果灵 无氟结晶器保护渣的发展[期刊论文]-钢铁研究 2003(2) 10.魏颖娟.袁守谦.米静.曾明明.张西锋 对连铸保护渣设计的探讨[期刊论文]-重型机械 2010(z1) 11.段大福 攀钢板坯高速连铸保护渣的研究[学位论文]硕士 2005 12.王谦.解丹.何生平.王平 特殊组分对低氟保护渣凝固温度和结晶性能的影响[期刊论文]-钢铁研究学报 2007(6) 13.段大福 高拉速用连铸保护渣的研究现状[期刊论文]-炼钢 2005(1) 14.刘永庆.唐萍.文光华.张明熹 结晶器含钛无氟保护渣的粘度和熔化特性[期刊论文]-中国有色金属学报 2006(3) 15.刘永庆 连铸无氟结晶器保护渣的熔融及流变特性研究[学位论文]硕士 2006 16.杜恒科 宽板坯连铸结晶器保护渣理化性能研究及应用[学位论文]硕士 2006 17.解丹 无氟和低氟连铸保护渣生成区域的研究[学位论文]硕士 2006 18.苗胜田 含钛无氟连铸结晶器保护渣结晶性能研究[学位论文]硕士 2006 19.朱传运 中碳钢板坯连铸保护渣的研究及开发[学位论文]博士 2004

引用本文格式:朱立光.唐国章.万爱珍.金山同.ZHU Liguang.TANG Guozhang.WAN Aizhen.JIN Shantong 高速连 铸保护渣粘度特性的研究[期刊论文]-钢铁 2000(11)


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