高鋁硅鋼連鑄保護渣界面性質(zhì)的研究.pdf

1、高鋁硅鋼作為一種電工鋼應(yīng)用廣泛，其具有高鋁、高硅、超低碳的特點。國內(nèi)外的研究表明，高鋁硅鋼連鑄中的關(guān)鍵問題在于保護渣中的(SiO2)與鋼液中的[Al]在界面發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致保護渣和鋼液成分的改變，對于保護渣來說，保護渣的堿度增大，同時生成的大量Al2O3進入保護渣，這使得保護渣的理化性能與冶金作用發(fā)生巨大變化。其中熔渣的表（界）面張力會發(fā)生突變，導(dǎo)致保護渣與鑄坯的潤濕性不穩(wěn)定，而超低碳鋼連鑄過程中易發(fā)生的凝固溝夾渣及卷渣等現(xiàn)象又受控于渣鋼界

2、面潤濕性。本文針對高鋁硅鋼連鑄過程中保護渣界面性質(zhì)與保護渣成分變化的關(guān)系進行了探究，這為高鋁硅鋼保護渣成分選擇提供了理論指導(dǎo)。然而目前測定熔渣界面性質(zhì)的方法如座滴法等，操作復(fù)雜，測試周期長，不能滿足系統(tǒng)性研究的需求，由此，開發(fā)高效簡便的保護渣界面性質(zhì)測定方法是十分必要的。本文基于高溫激光共聚焦掃描顯微鏡（CLSM）和DHTT熱絲法確定了渣鋼潤濕性的測定與表征方法。在建立了渣鋼潤濕性的研究方法的基礎(chǔ)上，研究了CaO-SiO2系保護渣在發(fā)生

3、鋼渣界面反應(yīng)后轉(zhuǎn)變?yōu)镃aO-SiO2-Al2O3渣系這一過程中界面性質(zhì)的變化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴確定了保護渣界面性質(zhì)的研究方法。開發(fā)出基于CLSM法與DHTT熱絲法的渣鋼接觸角測定方法，通過與座滴法、文獻測定結(jié)果對比，測試偏差范圍為0-2°。由渣鋼接觸角與熔渣的表面張力可以得到熔融保護渣在固態(tài)鋼上的鋪展系數(shù)S，以鋪展系數(shù)來表征熔渣與固態(tài)鋼潤濕性，鋪展系數(shù)越大，渣鋼潤濕性越強。⑵基于CLSM法對高鋁硅鋼保護渣與固態(tài)鋼潤濕性

4、進行研究。得到以下結(jié)論：溫度的升高使得熔渣在鋼基底上的接觸角減小，鋪展系數(shù)提高，渣鋼潤濕性增強。溫度升高導(dǎo)致的離子間距增大對熔渣與鋼的潤濕性起了決定作用。CaO/SiO2比的提高，對渣鋼潤濕性起到了阻礙作用。CaO/SiO2比升高后，帶入的O2-解聚硅氧陰離子團，生成結(jié)構(gòu)簡單、靜電勢更高的陰離子單元，這增大了熔渣表面張力，渣鋼的潤濕性降低。隨著Al2O3/SiO2比的升高，渣鋼接觸角增大，鋪展系數(shù)減小，渣鋼更易分離。這是因為一部分Al代

5、替Si更多的參與到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，另一部分以網(wǎng)絡(luò)外體Al3+形式存在于熔渣內(nèi)，靜電勢較高的Al3+與表層的陰離子相互作用力較大，宏觀表現(xiàn)為渣鋼潤濕性降低。渣樣中熔劑F-等質(zhì)量替代Na2O后，熔渣與固態(tài)鋼的潤濕性略有提高，但并不明顯。推測認為，一方面雖然F-靜電勢低于O2-會提高渣鋼潤濕性，但渣中部分F-會參與Al的配位形成[AlO3F]，使得產(chǎn)生的變化不明顯，另一方面靜電勢較低的Na+可以降低熔渣表面張力，其含量的減少對渣鋼潤濕性的提高