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。     

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.     

Li2O对高铝钢保护渣结晶行为及渣膜传热的影响

设计了非反应性保护渣,利用热丝法和渣膜热流模拟仪研究了Li₂O含量对其结晶行为和渣膜传热特性的影响.结果表明:在小于2%的范围内增加Li₂O的质量分数可减弱非反应性保护渣的结晶性能;而在2%～5%范围内增加Li₂O的质量分数,则渣系晶体析出孕育时间缩短,结晶温度升高,临界冷却速度增大,结晶速率常数增大,即促进了非反应性渣系的结晶.同时发现,在2%～5%范围内增加Li₂O的质量分数,非反应性保护渣的最大热流密度、平均热流密度及特征时间均减小.     

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.     

用差示扫描量热法确定原油的含蜡量

应用DSC热分析技术得到了原油析蜡过程的热谱图 ,测定出了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数。给出了根据DSC实验结果计算原油含蜡量和一定温度区间内原油析蜡量的方法。分别对大庆、中原、胜利油田的原油进行了DSC热分析实验 ,根据其DSC热谱图计算了 3种原油的含蜡量以及不同温度区间内的原油析蜡量。其计算结果与采用RIPP 90方法 (氧化铝吸附法 )的测量结果对比表明 ,二者吻合较好 ,从而验证了DSC方法的可靠性。计算原油含蜡量方法的关键是选取DSC热谱图基线及确定蜡的平均结晶热。蜡的平均结晶热与原油中蜡的分子结构、碳数值等因素有关。胜利原油蜡的平均结晶热取 2 15J/g ;对未知分子结构的原油 ,建议蜡的平均结晶热取为 2 10J/g。     

稀土氧化物对结晶器保护渣理化性质的影响

针对在结晶器喂稀土过程中,稀土的氧化产物进入保护渣熔融层,影响和限制了保护渣冶金性能发挥的主要问题,系统测定了稀土氧化物对结晶器保护渣熔化温度、黏度和结晶温度的影响.结果表明,随稀土氧化物含量增加,保护渣熔化温度、黏度和结晶温度显著升高.保护渣中添加少量B2O3和Li2O作为新的助熔剂使用,可以显著削弱稀土氧化物对保护渣理化性能的影响.进而可以为开发成分和性能更为合理的新型稀土钢结晶器保护渣提供理论依据.     

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的外增塑改性

采用溶剂成膜法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)、大豆油和甘油三乙酸酯增塑的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共混物,考察了增塑剂的种类及其用量对共混物热学和力学性能的影响。用差示扫描量热仪(DSC) 和电子拉力试验机分别测定共混物的热性能和力学性能。结果表明,三种增塑剂中质量分数为5%的TEC对共聚物的增塑改性效果较好,与纯聚酯相比共混物的结晶温度(T_mc)下降了2.0℃,结晶焓(ΔH_mc)基本保持不变。当TEC的质量分数为20%时,聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的T_g下降21℃。TEC共混物能保持15.8MPa的拉伸强度和588%的断裂伸长率。     

结晶器保护渣结晶温度的影响因素

利用热丝法熔化温度测定仪研究了保护渣结晶温度的影响因素,得到各种成分对保护渣结晶温度的影响规律及影响程度·研究表明,随着碱度及渣中NaF和CaF2含量的增大,保护渣结晶温度逐渐升高;随着渣中Al2O3,MgO,Na2O,K2O,BaO,MnO,B2O3含量的增大,保护渣结晶温度逐渐降低;随着渣中Li2O含量的增大,保护渣结晶温度先降低,2%时结晶温度最低,而后逐渐升高·     

用差示扫描量热法确定原油的含蜡量

应用DSC热分析技术得到了原油析蜡过程的热谱图，测定出了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数。给出了根据DSC实验结果计算原油含蜡量和一定温度区间内原油析蜡量的方法。分别对大庆、中原、胜利油田的原油进行了DSC热分析实验，根据其DSC热谱图计算了3种原油的含蜡量以及不同温度区间内的原油析蜡量。其计算结果与采用RIPP－90方法（氧化铝吸附法）的测量结果对比表明，二者吻合较好，从而验证了DSC方法的可靠性。计算原油含蜡量方法的关键是选取DSC热谱图基线及确定蜡的平均结晶热。蜡的平均结晶热与原油中蜡的分子结构、碳数值等因素有关。胜利原油蜡的平均结晶热取215J/g；对未知分子结构的原油，建议蜡的平均结晶热取为210J/g。     

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的粘度和结晶温度

采用CaOSiO2Na2OCaF2Al2O3MgO渣系,用差热分析仪测定熔渣的结晶温度,用粘度测定仪测定熔渣的粘度,研究结晶温度和粘度与碱度、w(Na2CO3)、w(CaF2)、w(Al2O3)和w(MgO)之间的关系,并得到相应的回归方程·利用这两个回归方程,可以预测连铸保护渣的结晶性能和粘性特征·化学成分通过改变粘度,来影响晶核形成速度和晶体成长速度,从而决定了熔渣的结晶性能·结晶温度随着粘度的减小而升高·渣系中只有MgO可以在减小粘度的同时降低结晶温度     

Crystallization behavior of F-free mold fluxes

The time-temperature-transformation (TTT) diagrams of F-free mold fluxes was constructed using single hot thermocouple technique (SHTT) and confocal scanning laser microscopy (CSLM) to study the crystallization behavior of F-free mold fluxes. The tendency of crystallization is found to increase whereas the incubation time decreases with increasing basicity. Zirconia addition enhances the crystallization tendency due to its limited solubility in the slag melt and the solid particles acting as nucleation sites. Pseudo-wollastonite is found to precipitate in the slag with low basicity (CS-1 and CS-2), kilchoanite and larnite are formed with further increasing basicity (CS-3), and larnite is finally formed as the basicity beyond unit (CS-4). The crystal morphology changes with varying compositions and isothermal temperatures. The measured growth rate is found to be linear with time under isothermal conditions and decreases with increasing isothermal temperature.     

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.     

基于改进粒子群算法的取件机械手轨迹综合优化设计

为优化取件机械手进入模具时的运动轨迹，提出了二次拉格朗日插值粒子群算法(QLIPSO)，此算法引入了二次拉格朗日插值局部搜索的方法，能够扩大搜索空间，避免局部收敛发生早熟，有效提高收敛精度.对比研究了典型粒子群算法(PSO)和几种改进型粒子群算法对取件机械手结构优化的设计效果.数值实验表明，QLIPSO算法具有最快的收敛速度，并且能够获得更好的优化结果.经该方法优化设计后，机械手在进入模具阶段的运动轨迹，与未优化前相比，直线度误差减少了98.06%，说明该方法能够有效优化取件机械手，获得更精确的运动轨迹.     

宽厚板包晶钢的保护渣

针对包晶钢的凝固特性,研发了高碱度、高结晶速率、低结晶温度及低热流密度保护渣,并在宝钢3#连铸机上进行了试验研究.现场试验四个浇次的结果表明,使用改进渣的试验流铸坯无纵裂发生,而使用原渣的对比流铸坯裂纹率达到5%.优化保护渣有效防止了铸坯表面纵裂的发生.     

Solidification and crystallization properties of CaO-SiO2-Na2O based mold fluxes

Crystallization properties play an important role in keeping a smooth running of continuous casting process and high surface quality of cast strands. To reduce fluorine pollution in slag, a new type of CaO-SiO₂-Na₂O (CSN) based mold flux was studied. The solidification and crystallization properties, including crystallization temperature, crystallization ratio and solidification mineragraphy, were measured, which were compared with the CaO-SiO₂-CaF₂ (GF) mold flux. The results show that the crystallization performance is equal to the high fluoride mold powder and CSN can be used for peritectic steel grades sensitive to longitudinal cracking in continuous casting.     

Effect of CeO_2 on heat transfer and crystallization behavior of rare earth alloy steel mold fluxes

To improve the heat transfer capability and the crystallization property of the traditional mold flux, CaF_2 was replaced with B_2O_3. Then, the influences of CeO_2 on the heat transfer and the crystallization of the CaF_2-bearing mold flux and the new mold flux with 10 wt% B_2O_3 were studied using a slag film heat flux simulator and X-ray diffraction(XRD). The results revealed that the addition of CeO2 reduced the heat transfer by increasing the solid slag thickness and the crystallization of two mold fluxes. However, CeO_2 had less effect on the B_2O_3-containing mold flux compared with the CaF_2-bearing mold flux. According to the analyses, the CeO_2 contents in the CaF_2-bearing mold flux and the B_2O_3-containing mold flux should not exceed 8 wt% and 12 wt%, respectively. Therefore, these experimental results are beneficial to improve and develop the mold flux for casting rare earth alloy steels.     

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.