连铸结晶器保护渣的组成对渣膜矿相及性能影响的研究现状

保护渣的组成直接影响渣膜矿相及其性能,保护渣是否适应连铸生产,关键在于保护渣是否有适宜的组成,所以,研究保护渣的组成对渣膜矿相以及性能的影响对铸坯质量的改善有重要意义。总结了保护渣的组成对渣膜矿相以及性能影响的国内外研究现状,并指出研究的局限性和今后应研究的方向。     

连铸保护渣物质组成对其结晶性能影响的研究进展

针对传热与润滑两者之间的矛盾,不同钢种对保护渣及渣膜性能的要求不同,适宜的保护渣物质组成是熔渣结晶和渣膜形成的关键,因此,掌握各组分对结晶性能的影响规律,可以设计出保护渣合理的物质组成,实现控制渣膜结构以满足不同钢种对润滑与传热的要求.主要综述了保护渣中各物质组成对结晶温度、析晶速率、结晶矿相及结晶率等性能影响的研究成果,并指出了目前研究的局限性,同时就继续深入研究保护渣物质组成及渣膜的结晶性能提出了几点建议.     

TiO_2对连铸保护渣非等温结晶过程的影响

采用热丝法、X射线衍射(XRD)以及矿相方法研究TiO2对保护渣非等温结晶过程的影响.结果表明:枪晶石是含钛保护渣的主要物相.在综合碱度为1.3的基础渣中加入质量分数2%～8%TiO2后,随着TiO2的加入,渣样开始析出了少量的Ca2SiO4、Ca2Al(AlSi7O7)、Ca2SiO2F2和CaTiO3晶体.虽然加入TiO2,促进了析晶种类的增加,但保护渣的结晶过程的时间延长,且保护渣的结晶速率和结晶率降低.因此,加入TiO2后,抑制了保护渣的析晶,从而保证在控制渣膜热流的前提下,提高玻璃态的比例以改善润滑.     

脱硅渣合成钾肥的结晶性能

以铁水脱硅渣和碳酸钾为原料合成钾肥,利用X射线衍射对钾肥试样的结晶性能进行了分析;考察了氧化钾加入量,加热温度,保温时间,冷却方式以及氧化物添加种类对合成钾肥结晶性能的影响·研究结果表明,利用铁水脱硅渣和碳酸钾为原料可以合成钾肥;合成的钾肥由含钾结晶相Ca1 917K0 166SiO4,非含钾结晶相Ca2SiO4和含钾非结晶相组成;在本研究条件下,各种因素对合成钾肥的结晶性能没有明显影响·     

保护渣性能对结晶器内传热的影响

在实验室模拟研究了结晶器内酸性保护渣的传热情况。结果表明：增加保护渣的粘度、提高保护渣的凝固温度，结晶器与坯壳之间渣膜的传热系数和热流密度都减小而热阻增加，通过调整保护渣的性能，可调节渣膜的传热系数，使其适应连铸坯生产的要求。     

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.     

保护渣成分对结晶矿相的影响

熔融保护渣在MoSi2高温电阻炉内以2℃/min降温速率冷却至室温,制成薄片,采用岩相显微镜分析保护渣的结晶矿相·结果表明:在本实验条件下,结晶矿相主要有枪晶石,硅灰石,黄长石,个别渣样有霞石,萤石,橄榄石;增大保护渣碱度,能促进保护渣结晶;随着渣中CaF2,Na2O,K2O和Li2O质量分数的增大,保护渣结晶化率增大;随着渣中Al2O3,MgO,BaO和MnO质量分数的增大,保护渣结晶化率减小·     

基于DSC的连铸保护渣固体渣膜结晶比定量化分析

通过对差示扫描量热(DSC)曲线的分析,建立了渣膜结晶比计算模型。利用配制已知结晶比的标样,考察了差热分析法确定渣膜结晶比的准确性,并在实验室对工业用中碳钢和低碳钢板坯保护渣制备的渣膜结晶比进行了测定。结果表明:差热分析测量再结晶热焓的方法可以用于渣膜结晶比的判定,相对误差为0~5.03%;用于连铸中碳钢的保护渣渣膜结晶比为88.6%,而低碳钢保护渣的渣膜结晶比为55.0%,其大小趋势与实际要求一致。     

含铝钢连铸保护渣的研究

本文着重讨论了在连铸高铝钢和含钛钢时,钢液对结晶器保护渣成份和性能的影响,包括对保护渣碱度、熔点和粘度的影响及渣中Al_2O_3含量的变化。为了使保护渣性能在使用过程中保持稳定,研究了MnO在保护渣中的作用。还取了连铸现场的渣样进行分析比较,证实了试验结果的可靠性,为研制这类保护渣提供了依据。     

中碳钢板坯保护渣结晶性能的优化

选取常规用保护渣和高拉速用优化保护渣研究了其高温结晶性能与玻璃质渣膜回温结晶性能.研究表明,优化后的高碱度保护渣具有较高的结晶温度和较低的脱玻化温度,同等实验条件下析晶能力更强,结晶相主要为枪晶石(3CaO.2SiO2.CaF2),并且晶粒粗大,凝固组织中有大量空隙,渣膜表面粗糙度大,有利于增加渣膜热阻,更适合于高拉速生产.     

材料组成对薄板坯连铸保护渣消耗量影响

薄板坯保护渣的材料组成与其消耗量有很强的依赖关系,根据保护渣流淌长度与消耗量的正比关系,自行设计一种研究薄板坯连铸保护渣消耗量新实验方法。实验通过调节Li2CO3、NaF、Na2CO3、CaF2及人造冰晶石的质量分数及保护渣的碱度,测得了不同含量助熔剂情况下的保护渣的粘度和流淌长度。实验结果表明,助熔剂含量增加以后,保护渣粘度显著降低,流淌长度也得到了明显的增加;各种助熔剂对增加流淌长度的次序,即影响消耗量的次序为Li2CO3>NaF>Na2CO3>人造冰晶石>CaF2。     

电磁软接触连铸圆坯结晶器传热分析

针对电磁软接触连铸过程,建立了结晶器三维电磁场及温度场模型,研究了电流、电源频率、铸坯与结晶器间热流密度以及绝缘材料导热性能对温度场的影响.结果表明,在高频电磁场作用下结晶器壁温度相比传统连铸结晶器有所提高.当前计算条件下,频率和电流增大,结晶器壁峰值温度随之升高.热流密度的大小直接决定着结晶器壁的温度分布,热流越大,温度沿高度方向的不均匀性越明显,沿结晶器周向,由于材料不连续引起的温度梯度也越大.绝缘填缝材料的导热性能对结晶器壁温度分布有较大影响,导热性能差的绝缘材料使温度沿高度方向出现两个峰值,分别对应于切缝的两端,加大了铜壁的温度梯度.     

中频电磁场对连续铸造铝合金铸锭表面质量影响

研究了在冷坩埚式结晶器外施加中频电磁场对铝合金连续铸造铸锭表面质量的影响，通过测量结晶器内的磁场分布确定了铝合金电磁连铸的基本工艺参数．研究结果表明：采用在结晶器壁开缝的方法可以有效地提高结晶器内的磁感应强度．对本工艺，当开缝数在12—18的条件下，磁场分布基本均匀；施加中频电磁场可有效地消除偏析瘤，明显地改善连铸坯的表面质量．     

神经元网络应用于圆坯连铸结晶器传热计算

以圆坯连铸结晶器温度实测数据为基础,研究应用神经元网络求解结晶器传热反问题的可行性,并尝试将神经元网络与数值计算结合用于结晶器传热计算,探索针对实测数据的结晶器传热在线计算方法.结果表明,数值计算结果与实测温度符合较好,可真实反映实际生产中圆坯结晶器传热的非均匀特性.     

连铸保护渣道动态压力计算模型及影响因素

通过建立保护渣道压力计算模型,研究了保护渣道压力随结晶器振动的周期性变化规律以及保护渣道形状参数、连铸工艺参数和保护渣黏度对渣道压力的影响.结果表明:结晶器达到最大上振速度和最大下振速度时,渣道压力分别达到最大负压和最大正压;保护渣道形状参数对渣道压力有重要影响,渣道入口宽度和出口宽度增加,渣道正负压力都明显下降,而渣道长度增加,渣道正负压力最大值都增加;拉坯速度与结晶器振动速度都影响渣道压力,拉坯速度增加,渣道最大负压增加,而最大正压减小;结晶器振动速度和保护渣黏度增加,使渣道最大正负压力都增加.     

碳含量对宝钢结晶器平均热流影响

研究了碳含量对板坯结晶器平均热流的影响，结果表明结晶器宽边平均热流和窄边平均热流与钢的碳含量之间均存在着明显关系，但分别对应宽边和窄边平均热流，其出现最高和最低点的碳含量不同。     

Effective Factors on Forming Precision in Patternless Casting Manufacturing Technique

The patternless casting manufacturing (PCM) technique, which adopts a new concept of double scanning method, combines the principle of discreteness and deposition with resin-bonded sand technique. This paper is to evaluate the dimensional accuracy of sand mould on PCM. The two important factors—the liquid penetration rule in the space of particles and the shape and dimension of the agglomeration unit body, which influence the process parameters such as scanning speed, layer thickness, liquid flux on dimension accuracy, and surface qualities, were investigated systematically, thus the theoretical basis for these parameters was provided. Experiments on rapid manufacturing of sand mould were carried out, and the results of the free penetration and the constraint penetration well verified the relationship of the two factors and the process parameters.     

基于ANSYS的板坯连铸结晶器内流场数值模拟

利用ANSYS对板坯连铸结晶器内流场进行数值模拟,并用水模拟对其进行了验证。借助于ANSYS强大的后处理功能对流场进行了更为深入的研究,同时还分析了拉速、水口浸入深度和水口出口倾角对流场的影响。     

石膏型熔模铸造工艺研究

介绍了石膏原材料的组成和性能,阐述了石膏型熔模铸造的工艺过程。应用此法生产整体,复杂的铝合金精密铸件,能够获得良好的技术经济效益。