连铸保护渣粘度特性及机理研究

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1、连铸保护渣粘度特性及机理研究万爱珍　朱立光　王硕明摘　要：论述了连铸保护渣粘度的基本特性，运用熔体结构理论对保护渣粘度各种因素的影响机理进行了分析讨论。关键词：连铸　保护渣　粘度StudyonViscosityPropertyandMechanismofMoldPowderWanAizhen　ZhuLiguang　WangShuoming（HebeiScience&TechnologyInstitute）Abstract：Thispaperdiscussesprincipalpropertyofviscosityofmoldpowdersandanalyzesthemechanismoffa

2、ctors'effectontheminviewofmeltstructureprinciples.Keywords：continuouscasting　moldpowder　viscosity1　前　言　　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。所以，为了确保保护渣在浇铸中的良好性能，就必须重视其粘度特性及其机理研究［1］［2］。2　连铸保护渣基本特性2.1　粘度的影响因素　　粘度决定于熔渣的化学成分和温度。在一定温度范围内，粘度和温度的关系服从阿累思维乌斯公式：(1)式中　A——阿累尼乌斯常数　　　E——粘性流体的活化能　　　R——气

3、体常数　　　T——绝对温度　　实际应用中，通常以lnη—1/T曲线描述粘度与温度的关系。曲线包括三部分，高温时以E/R为斜率的线性部分，范围窄的非线性部分，低温时的垂直部分。线性部分与垂直部分的交点被成为拐点，通常拐点处的温度被称为凝固温度或结晶温度。　　就成分而言，SiO2和Al2O3是主要决定因素，此外下列物质对粘度有很大影响：　　碱金属氧物：Na2O,K2O,Li2O　　碱土金属氧化物：CaO,BaO　　氟化物：CaF2,NaF　　氧化硼：B2O3　　这些都作为熔剂，使保护渣粘度降低。　　在大量测试结果的基础上，研究者提出了化学成分与粘度关系的预测模型，如IRSID模型、Nippons

4、teel模型、RIST模型，表1描述了这三个模型的方程式。其中IRSDI模型比其它两个模型适用范围宽，能够计算含MgO，Li2O，B2O3等组元的保护渣粘度。2.2　连铸保护渣粘度特性的设计原则2.2.1　η1300℃——V匹配原则　　不同的拉速对保护渣的润滑性能有不同的要求，因此应根据拉速范围确定与之相适应的保护渣粘度。新日铁［4］提出η1300℃V=2。美国内陆公司［5］提出，对于拉速1.3～1.7m/min，粘度应为η1300℃=1～1.5泊,即：η1300℃V=1.3～2.55。表1　化学成分—粘度的经验模型［3］模　型公　　式ABIRSID［10］η=A.T.exp(B/T)η(P

5、a.s)T=温度(K)A=expl-19.81+1.73(XCaO)　　+5.82(XCaF2+7.02(XNa2O)　　-35.76(XAl2O3)X=摩尔系数B=31,40-23,896(XCaO)-　　46,356(XCaF2)-39.159(XNa2O)+　　68,833(XAl2O3)新日铁［16］lnη=lnA+B/Tη(poise)T=温度(K)lnA=-0.242Al2O3-0.61CaO　　　-0.121MgO+0.063CaF2-　　　0.19Na2O-4.816成分=Mole%B=-92.54SiO2+283.186Al2O3　　-165.635CaO-413.646C

6、aF2　　-455.103Li2O+29,012.564RIST［13］logη=logA+B/Tη(Pa.s)T=温度(K)X=Mole%logA=-2.307-0.046(XSiO2)-　　　0.07(XC2O)-0.041(XMgO)-　　　0.185(XAl2O3)+0.035(XCaF2)-　　　0.095(XB2O3)B=6,807.2+70.68(YSO2)　　+32.58(XCaO)+312.65(XAl2O3)　　-34.77(XNa2O)-176.1(XCaF2)　　-167.4(XH2O)+59.7(XB2O3)　　可见，η1300℃V=1～3.5时，液渣膜厚度、结晶器

7、热流、结晶器温度波动最小。Wolf［6］提出η1300℃V2=5时，液渣流入最稳定、热流变化、结晶器摩擦力最小。另外，钢水碳含量对η1300℃的选取也有影响，如Fujwara［7］等人认为，w(C)＜0.08%时，η1300℃=2.1泊，w(C)=0.08%～0.14%时，η1300℃=5.0泊是较合理的取值。　　尽管上述观点基本得到了普遍认可，但由于粘度作用的复杂性及各工艺因素的差异，对粘度值的选定各厂存在