連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的熔化

1、連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的熔化連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的熔化吳杰李正邦林功文MeltingofMoldShieldingSlaginContinuousCastingWuJieLiZhengbangLinGongwen(CentralIronSteelResearchInstituteBeijing100081)1保護(hù)渣熔化過程和機(jī)理保護(hù)渣熔化過程和機(jī)理保護(hù)渣在鋼水面上形成了所謂粉渣層燒結(jié)層液渣層的三層結(jié)構(gòu)。保護(hù)渣熔化過程為：(1)試樣中有機(jī)物氧化(脫

2、水和汽化)；(2)碳質(zhì)料的燃燒損失，時(shí)間較長，說明了渣粒燒結(jié)和熔化過程的延緩程度，與渣內(nèi)所含碳粒類型和數(shù)量有關(guān)；(3)熔化突然加快，取決于基料化學(xué)成分、礦物性質(zhì)和粒度；(4)熔融。連鑄保護(hù)渣隨溫度升高，其熔化過程如下：保護(hù)渣燒結(jié)層的形成機(jī)理為：首先是粉渣固相之間進(jìn)行直接反應(yīng)，而反應(yīng)溫度遠(yuǎn)低于反應(yīng)物的熔點(diǎn)或它們的低共熔點(diǎn)。如果保護(hù)渣中存在著一些助熔劑，如堿金屬的碳酸鹽、氧化物、氟化物和玻璃質(zhì)等，它們開始形成液相的溫度遠(yuǎn)低于主要組成物質(zhì)的低

3、共熔溫度，這些少量液相會(huì)在反應(yīng)中起極大的作用。雖然液相不多，但對(duì)粉渣的固結(jié)起重要作用。液相將固體顆粒表面潤濕，靠表面張力作用使粉渣顆?？拷?、拉緊、并重新排列。除了溫度、壓力、加熱時(shí)間等因素外，凡是能促進(jìn)外擴(kuò)散及內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)行的因素都能促進(jìn)粉渣燒結(jié)。如保護(hù)渣的細(xì)粉碎、多晶轉(zhuǎn)變、脫水、分解等化學(xué)反應(yīng)。固相化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理是離子在晶格中的擴(kuò)散作用。這個(gè)作用對(duì)于一定的物質(zhì)僅僅在一定的溫度水平下才有可能，CaOSiO2固相反應(yīng)的開始溫度為500～700

4、℃［1］，但顯微觀察發(fā)現(xiàn)450～500℃一部分粒子已呈熔融狀態(tài)［2］，隨溫度上升這種熔融液渣增多并浸潤在基體粒子之間，不久基體粒子互相凝聚收縮。這與渣中添加的助熔劑有關(guān)。隨著溫度接近保護(hù)渣熔點(diǎn)，燒結(jié)相逐步熔成一個(gè)個(gè)小液珠(見圖1)，小液珠相互接觸就有可能集聚成大液珠。兩個(gè)小液珠合并成一個(gè)大連鑄保護(hù)渣由粉末狀態(tài)(或顆粒態(tài))變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，是在其中碳粒子的控制下完成的。由于碳和基料間界面張力大，熔渣吸附、浸潤和勻化含碳材料困難，對(duì)基料粒子的機(jī)

5、械分隔能力、對(duì)液渣流動(dòng)和匯聚的阻滯作用都很強(qiáng)［4］，因此除了能大大地延緩渣粉中低熔點(diǎn)化合物的生成和聚合外，還將起阻礙熔渣液珠聚合及下沉、控制保護(hù)渣的熱傳遞和熔化速度的作用。附著在基料顆粒表面的碳粒隨著保護(hù)渣熔化逐漸被燒損，其燃燒反應(yīng)簡圖見圖3。碳粒的氧化速度一是受初始氧化溫度的影響；二是受碳粒比表面積的影響；三是受碳粒結(jié)構(gòu)的影響［4］。圖3碳顆粒燃燒反應(yīng)簡圖Fig.3Schematicofcombustionreactionofgran

6、ularcarbon另外，有一現(xiàn)象很容易被多數(shù)研究人員忽視，那就是碳核的存在。由于保護(hù)渣基料大部分是離子結(jié)構(gòu)，基料離子表面的離子鍵得不到滿足，呈現(xiàn)極性，同時(shí)碳粒晶粒小(尤其是碳黑)，晶格扭曲，單位質(zhì)量的比表面積大，位于表面不同部位的碳原子的價(jià)力不飽和，也呈極性，因此碳質(zhì)料能牢固地與基料粒子吸附。有些碳粒在制渣或運(yùn)輸過程中，碳粒被基料包裹，恰是一個(gè)碳核，外面附著基料層或者附著于基料層當(dāng)中，碳粒越細(xì)，含量越低，越能被基料粒子很好地和均勻地包