铸性铁连铸保护渣物理特性

铸性铁连铸保护渣物理特性的探讨

【摘要】：不同的连铸工艺参数对保护渣的物理特性有着不同的要求，所以掌握保护渣的成分是后面设计工艺的基础。只有研究明白成分对物理特性的影响才能满足连铸工艺设计要求。我们应着重对其熔化速度、粘度、熔化温度、凝固温度及烧结进行探讨。

【关键词】：连铸保护渣熔化速度粘度熔化速度

1、引言

铸造在当今社会扮演了重要的角色，连铸保护渣值得我们注意。首先连铸保护渣的实质是一种由化工产品和多种矿物原料的混合物，是一种经过加工处理的混合材料。保护渣的应用使连铸发生了很大的变化，以致于钢种和拉素等工艺参数都有所变化。保护渣首先必须具有强大的冶金功能，即保证良好的绝热保温覆盖性，目的是防止钢液的二次氧化。同时具备吸收并同化钢液中上浮杂物的能力，目的是改善铸坯坏和结晶间的传热效果，进而减小它们之间的摩擦，起到了铸坯润滑作用。保护渣的特性决定冶金功能的好坏。所以保护渣的组成很重要。现在随着社会的发展，保护渣的组成和物理特性越来越引起人们的关注，对其成分的熔点、粘度、凝固温度、熔化速度、烧结温度等物理特性进行了更深入的研究，确定了保护渣成分和各种性能定性或定量的关系。奠定了当今保护渣设计的基础，为日后长远的发展打下了坚实的基础。

2、保护渣物理特性与成分的关系

保护渣的粘度、融化温度、凝固温度等物理特性与铸坯表面质量、

生产顺序有着密切的联系。我们必须根据连铸的工艺参数来设计保护渣的物理组成，以提高铸坯的质量满足拉速要求。所以我们必须很好的了解并掌握这些特性。

2.1、保护渣成分与熔点的关系

截止到现在，渣柱法中的半球点温度代表保护渣的熔化温度最为常用。助熔剂对保护渣的熔化温度有很大的影响，常用助熔剂降低熔点的次序如下：naf>na5al3f4>naco3>nacl>caf2，为了满足高速连铸保护渣低的要求b2o3、li2o’bao受到了重视。除助熔剂外，浇铸过程中进入保护渣的al2o3、tio2及稀土氧化物也会影响保护渣的熔点。稀土氧化物含量超过10℅则会使熔化温度大幅度上升，低于这个含量熔化温度则随其含量增加而降低。

2.2、保护渣成分与粘度的关系

sio2和cao组成了保护渣的主要成分，其熔渣相当于硅酸盐的结构。si-o四面体通过共用的两个角连接形成长立链。si-o四面体会受到不同因素的影响，比如加入氧化镁或者氧化钙就会使得si-o 四面体网络结构遭到破坏，进而链的变形阻力会变小，随着断口的增多而减小。在此过程中降低了保护渣粘度。保护渣渣的主要成分对粘度也有一定得影响，保护渣的粘度会随着二氧化硅和三氧化二铝在保护渣中含量的增加而上升，会随氧化镁氧化钙含量的增加而下降。当三氧化二铝的含量大于百分之十时保护渣的粘度急剧升高。饭田还从理论上研究了保护渣粘度和成分的问题，认为阴阳离子间的引力是影响保护渣粘度的主要因素，有决定性作用。

2.3保护渣成分与熔速关系

保护渣溶速作为评价保护渣供给能力的主要参数，碳质材料是保护渣的重要组成，对溶速的影响非常大。下面分析一下碳质材料含量对溶速的影响。通过研究可知碳含量和碳质材料种类都对熔点有影响。渣中碳含量越多，降低溶速的作用越发强烈。常用碳质材料降低溶速的顺序为：碳黑>高碳石墨>土状石墨其中的原因与碳颗粒直径有很大的关系。细粒碳对溶速的影响更大一点。可总结为：㏒s=2-（0.04g1+0.33g2），s—熔化率，g1—粗粒含碳量，g2细粒含碳量。碳酸盐也对溶速有一定得影响，下面为其次序：碳化镁>碳化锂>碳酸钙>碳化钠>碳酸钡。

2.4保护渣成分与凝固温度、析晶温度的关系

保护渣的凝固温度与析晶率对某些物理功能有很大的影响，尤其是影响结晶器润滑和传热的重要物理性能。通过研究，我们得出保护渣中碱度对凝固温度和析晶率有很大的影响。如氧化铝，氧化钙，氧化硅等。凝固温度、析晶温度会随碱度的提高而升高，保护渣的结晶倾向则会增大。进而可以降低保护渣碱度能抑制结晶体的析出。氧化铝对其影响不大。与氧化钡、三氧化二钡可有效降低凝固温度。氧化镁过高会引起霞石的析出，减小氧化二钠与三氧化二铝的比值均可抑制析晶。通过全面对析晶温度、凝固温度与结晶率的关系的研究，对原料进行预加热也可提高开始烧结温度。此外，烧结率还与原料颗粒有关，颗粒愈细，愈易烧结。

3研究的局限性和今后应做的工作

保护熔渣的组成决定了保护渣的各种物理特性。然而已有研究可以表明，各种不同的组成成分在不同的渣系中对各种物理特性的影响也是不同的。我们在现实中必须全面考虑，加以重视。上述研究都是在一定特定的渣系中进行的，并且这些研究多为单因素影响研究，未考虑各成分间的交互作用，不具有广泛性，因此其定量研究结果难以推广到其它渣系。此外，在研究中采用的成分载体多为高纯度的单氧化物，未考虑到原材料矿相结构和杂质的影响，在生产中会产生一定的偏差，随之产生一定误差，影响我们对各种特性的认识。尽管此，这些研究仍对现实仍有很大的作用，对实际有深远的影响。可以为我们进行保护渣设计提供了有益的参考。在以后的研究中我们应注重各成分间的交互影响，其次应深入对成分的同载体对性能的影响进行研究，得到更符合实际生产的研究结果。

4总结

（1）li2o、b2o3、na2o、naf等成分都可以降低熔化温度，经常作为助熔剂。其他一些稀氧化物、三氧化二铝、二氧化锂进入渣中后，则会使保护渣熔化温度上升。

（2）碳对熔化速度有着很大的影响，进一步的分析，微粒碳较粗粒碳能更好的控制熔化速度。含碳量愈多则熔化速度愈慢。不仅如此，随着保护渣的堆密度、熔化温度的降低，熔化速度随之加快。碳酸盐的不同种类以及加入的比例也对熔化速度也有一定得影响，含碳量愈多，熔化速度愈快。

（3）li2o、mgo、caf2等网络破坏氧化物可以降低保护渣的粘度，

而二氧化硅和三氧化二铝等网络构成氧化物则会使保护渣的粘度

增加。

（4）在实际生产中会经常产生初期烧结现象，加入不同的成分对烧结现象有不同的影响。而微粒碳可以抑制保护渣的初期烧结现象，碳酸盐和含碳强活性物相的碱性材料会促进烧结的产生，对原材料进行预热处理可以提高初始烧结温度。

（5）在保护渣中加入不同的成分会影响到凝固温度。加入li2o、mgo、b2o3、bao等均可以降低保护渣凝固温度，进而抑制析晶现象的出现。反之，增加碱度，添加caf2的含量或加入zro等都会提高保护渣的凝固温度，进而促进析晶现象的产生。

参考文献

[1]林健，赵海燕，蔡志鹏.钢铁材料中残余应力与磁致振动的相互作用关系.《金属学报》 .2008年4期

[2]蔡洁，张业，姚玉环.葡萄糖含量对钢铁酸性化学预镀铜层性能的影响.《材料保护》 .2010年2期