CaO-Al_2O_3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究

以L25(65)正交试验为基础配置CaO-Al_2O_3基保护渣,研究了不同组分对高铝高锰钢保护渣理化性能的影响。结果表明,不同组分对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣熔化温度的影响均是随其含量的增加,熔化温度降低,对熔化温度影响的主次顺序为Li_2O>Na_2O>B_2O_3>BaO>CaF_2>MgO;各不同组分在一定含量范围内,对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣黏度整体上均有降低的作用;结晶难易程度由难到易的顺序依次为3#、4#、23#、19#、20#及5#保护渣;利用热力学软件计算得到冷却析出物质中,大部分都含Ca_3B_2O_6,而该物质熔点比较低,且玻璃形态好,不易结晶,可以满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。

碱度对高速薄板坯保护渣结晶性能的影响

为解决薄板坯连铸在高拉速下坯壳表面纵裂纹较多的问题,通过提高保护渣碱度(B)的方式,增强渣膜的结晶性能,进而降低铸坯向结晶器的传热,促进坯壳均匀生长。研究过程中采用单丝热电偶技术、FactSage热力学软件以及数学模型计算等手段分析了高碱度对薄板坯保护渣结晶行为的影响,并揭示了其影响机理。研究结果表明,当碱度从1.60增至1.80时,保护渣的结晶温度区间增大,临界冷却速率提高,结晶活化能降低,说明提高碱度会促进保护渣结晶。同时,在碱度提高过程中,保护渣中晶体的形核和长大机制存在2种情况,分别是B=1.60时形核速率减小、界面反应控制条件下、以二维长大方式生长,以及B=1.70、1.75和1.80时形核速率减小、界面反应控制条件下、以三维长大方式生长。

MgO对CaO-Al2O3基四元系保护渣熔渣微结构的影响

为了研究MgO对CaO-Al2O3-B2O3-MgO四元渣系微结构的影响规律,通过Scigress分子动力学软件构建了CaO-Al2O3-B2O3-MgO基四元渣系的熔渣网络结构模型。研究表明,熔渣中出现了高配位的铝和三配位氧来补偿[AlO4]5-四面体负电荷过剩;硼作为网络形成体与氧的结合能力最强,其配位结构是以三配位的三角体和四配位的四面体存在;MgO作为网络修饰子起到补偿电荷及解聚网络的作用。随着MgO质量分数的增加,增强了Al-O网络结构的稳定性,但熔体的聚合度和网络结构的复杂程度呈下降趋势。

H13热作模具钢电渣重熔渣系优化

模具钢是模具最重要的组成部分,其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性作用。因为模具钢苛刻的质量要求,对模具钢生产技术及制备过程提出了更高要求。电渣重熔(ESR,electroslag remelting)工艺冶炼出的钢锭具有高均匀度、高洁净度、低偏析度等优势,逐渐成为冶炼优质模具钢的主要技术手段。在电渣重熔生产过程中,电渣渣系起着熔化电极、钢水精炼、凝固结晶等主要作用,是熔炼稳定的基础,因此,选择合适的渣系成分及性能是电渣重熔工艺的关键。结合4Cr5MoSiV1热作模具钢特性,以某钢厂现行5种H13热作模具钢ESR渣系为研究对象,通过渣系物化性能分析和微观结构模拟研究,提出了渣系优化方向,确定了适合电渣重熔H13热作模具钢的渣系。结果表明,L4渣系的熔点、黏度、密度、光学碱度、电导率等物理化学性能较好。该熔渣铝的平均配位数最大,为2.39,且三配位和四配位的铝所占比例较高,网络结构较为复杂;复杂结构单元Q^(3)和Q^(4)含量最多,具有高聚合度的网络结构;Al—O键长较短且存在键长更短的Si—O、Si—F键,电渣重熔过程的稳定性最强,采用该渣系能够有效提高H13热作模具钢组织性能、表面质量和降低电耗。研究结果为某钢厂H13热作模具钢电渣重熔工业生产提供了理论指导。

Softening and Melting Behavior of Mixed Burden for Oxygen Blast Furnace

The behaviors of mixed burden in the cohesive zone of oxygen blast furnace were studied by softening and melting tests, and the influence of reducing gas and burden basicity on the softening and melting behaviors of mixed burden was also investigated. The results indicated that the softening range became wide, however, the melting range narrowed sharply in the atmosphere of oxygen blast furnace. The permeability of burden in the oxygen blast furnace was obviously improved comparing with the conventional blast furnace. In addition, the content of sulphur in the dripping iron of oxygen blast furnace was much lower than that of conventional blast furnace, however, the content of carbon increased. An optimum basicity of burden, which could lead to the appearance of the narrower melting range and better permeability of burden, was obtained in the atmosphere of oxygen blast furnace.

电磁场对连铸保护渣流变特性的影响

采用自制的电磁场中保护渣黏度测试装置和HF-201型黏度仪,分别对有、无磁场时保护渣的流变特性进行试验研究,并通过Scigress分子动力学模拟研究有、无磁场时连铸保护渣的微观结构,分析保护渣流变特性与微观结构之间的关系。结果表明,在电磁场作用下,连铸保护渣黏度增大,转折温度升高,而其Si-O键长不发生变化,键长为0.162 5 nm,但Si与O的结合能力增强;施加磁场后,熔渣中四配位Si、桥氧以及复杂结构单元Q^3的含量增多,熔渣网络结构聚合度增大且复杂、稳定。

高频磁场下连铸保护渣润滑行为数学模型

为了研究高频磁场下连铸保护渣在结晶器内的润滑状况,建立了高频磁场下连铸保护渣润滑行为数学模型,并应用该数学模型研究了初始凝固时磁场作用下渣道宽度、弯月面高度、渣道动压、渣耗、摩擦力等因素对保护渣润滑行为的影响。结果发现,磁场的作用拓宽了保护渣渣道宽度,增大了弯月面高度,使保护渣渣道入口及出口宽度增加,使初始凝固点下移,改善了传热条件有利于铸坯表面质量提升;磁场的作用减小了因结晶器振动而产生的正压和负压,并且正、负压都是随着磁场强度的增大而减小,但磁场强度存在一个最佳值;磁场的作用增大了渣耗量,改善了铸坯与结晶器之间的润滑;铸坯与结晶器之间摩擦力随着磁场强度的增大而减小,当磁场强度为40 mT时,总摩擦力减小趋于平缓,因此磁场强度为40 mT左右时对减小摩擦力的作用效果较好。

电磁场作用下连铸保护渣在结晶器内行为分析

结合电磁场作用下连铸保护渣的发展状况,综述了电磁场作用下保护渣的熔化行为（包括熔化温度、熔化速度、熔化均匀性）、流变行为（包括黏度、黏温曲线、转折温度）、结晶行为（包括结晶矿相、结晶尺寸及结晶率）等变化规律,并基于此分析了电磁场下保护渣熔渣结构与各行为变化的关系,最后提出了存在问题及今后有待进一步完善的研究内容和方向,为系统研究电磁场作用下保护渣的冶金特性和进一步的理论研究提供借鉴。

漏斗形结晶器液面流场物理试验与数值模拟分析

当FTSC薄板坯连铸机生产拉速提高到4~6m/min时,浸入式水口通钢量增加,结晶器内流场扰动加剧,卷渣率提高,对生产顺行及铸坯质量都将产生重大影响。因此,为了解结晶器液面流场,根据实际生产情况,制作了1∶1的结晶器水物理模型,并通过Fluent软件对结晶器液面流场进行了数值模拟,研究了水口浸入深度及拉速对液面流场的影响。结果表明,在水模型物理试验中,水口浸入深度恒定为130mm时,拉速在4~6m/min范围内,结晶器表面流速随着拉速的提高而增大,其最大值范围为0.401~0.693m/s;在6m/min恒定拉速下,水口浸入深度在130~190mm范围内,结晶器表面流速随着水口浸入深度的增加而减小,其最大值范围为0.503~0.690m/s。在数值模拟中,水口浸入深度恒定为130mm时,拉速在4~6m/min范围内,结晶器表面流速随着拉速的提高而增大,其最大值范围为0.50~0.75m/s;在6m/min恒定拉速下,水口浸入深度在130~190mm范围内,结晶器表面流速随着水口深入深度的增加而减小,其最大值范围为0.65~0.75m/s。结晶器表面流速随着距水口中心距离的增大有先增加后减小的规律。