硅灰石粉,江西硅灰石粉,超细硅灰石粉,硅灰石粉价格厂家直销!
Language: ∷  English

硅灰石行业新闻

硅灰石对冶金连铸保护渣结晶性能的影响

作者: tom123 时间:2022-05-22 09:35:57 阅读:138

以水泥熟料、工业矿物为主要原料,实验室配制保护渣,运用工艺矿物学方法,研究硅灰石对保护渣结晶性能及对应渣膜矿相结构的影响规律。结果表明:同—冷却速率下,随硅灰石含量的增加,试验渣的结晶温度逐渐降低;硅灰石每增加2%,临界冷却速度平均下降2℃/s;结晶孕育时间随硅灰石含量的增加而延长,利于铸坯的润滑。试验渣中硅灰石为11%~19%时,对应渣膜的结晶率均在80%以上,结晶矿物为枪晶石和硅灰石;原料中硅灰石11%~15%时,渣膜中两种结晶矿物的含量相当;硅灰石>=17%时,渣膜主要析出硅灰石,枪晶石含量明显减少,黏度增加幅度不大,但热流密度显著增大,不利于控制传热。为达到保护渣传热与润滑的统一,建议保护渣中硅灰石含量不大于15%。

 

近年来,随连铸拉速的提高,铸坯产量增大的同时质量却时常产生表面纵裂、夹杂和漏钢等问题。为解决缺陷问题,学者分别从结晶器振动方式、倒锥度及冷却水流量等工艺参数方面进行了调整,并取得了一定进展。而保护渣作为连铸过程中的重要功能材料,其良好的结晶性能是保证连铸工艺顺行和铸坯质量的主要因素。研究者目前关于化学成分对保护渣结晶性能的研究已取得较多成果,并建立了相应的理论关系。但在实际生产过程中,保护渣主要是利用水泥熟料、玻璃粉、高炉渣等工业矿物配制而成。基于此,笔者从矿物学的角度着手,选用水泥熟料为基料,辅以硅灰石、硼砂、石英砂、萤石和纯碱矿物成分,研究硅灰石对保护渣结晶性能及对应渣膜矿相结构的影响规律,旨在为开发或优化保护渣提供理论依据。


硅灰石对保护渣物理性能的影响

该研究运用工业矿物原料自配保护渣,其中水泥熟料、硅灰石的化学成分见表1,石英砂SiO:含量大于99%,萤石SiO:含量11.23%、CaF2含量84.99%,纯碱Na2CO3含量大于99%,硼砂NaO含量27.62%、BO3含量62.38%。将各种矿物原料的细度磨至0.074mm以下(一200目),参照工业现场所用保护渣物化性能的范围及以往学者对保护渣化学成分的研究,计算该试验渣大体上的矿物组成,并进行微调使其物化性能与工业所用保护渣相近,最终确定以表2中3号渣为基渣。在此基础之上改变硅灰石的含量,采用RDS一04全自动炉渣熔点熔速测定仪测试熔点,利用HF一201型结晶器渣膜热流模拟和黏度测试仪测试试验渣的黏度、热流密度并且获取渣膜,将典型的渣膜样品做成光薄片。

 

 

由表2可以看出,随硅灰石(11%~19%)含量的增加,保护渣熔点逐渐增大,黏度也逐渐升高,但变化幅度不大。硅酸盐理论认为黏度主要取决于熔渣中复合阴离子团的大小。硅灰石的化学成分主要为CaO和SiO2,CaO可以向熔渣中提供02-促使硅一氧聚合体解体,复合阴离子团变小,降低黏度,而SiO2起网络形成体的作用,可以增大熔渣的黏度。该硅灰石中SiO2的含量比CaO稍高,同时SiO2分子的解离能为1771kJ/mol,大于CaO分子的解离能(1076kJ/mo1)。黏度的升高说明SiO2的作用显著,即CaO破坏硅一氧聚合体的作用相对较弱。


硅灰石对保护渣结晶性能的影响

采用武汉大学开发的SHTT一2型熔化结晶性能测定仪对表2中的5种保护渣的结晶性能(结晶温度、临界冷却速度、结晶孕育时间)进行测试,分析硅灰石与保护渣结晶性能的关系。

 

硅灰石对结晶温度和临界冷却速度的影响

结晶温度是指保护渣熔体冷却过程中晶体开始析出的温度,同一种保护渣的结晶温度与冷却速度有关系,文献[14]定义结晶率为0时的冷却速度为临界冷却速度。根据测试构建了保护渣的CCT曲线(连续冷却转变曲线),见图1。

 硅灰石工厂     

由图1可见,当冷却速度处于0.2℃/s较低的状态时,其对结晶温度的影响不是很明显,基本均在1300℃以上。但当冷却速度升至1℃/s及以上时,结晶温度随保护渣中硅灰石含量增加而呈明显降低的趋势。也就是表踢硅灰石具有降低保护渣结晶温度的作用。分析认为一般CaO含量增加,ca2+与Si一0键中的0反应,打断Si一0键,使熔渣的结晶倾向增强,结晶温度上升。但该硅灰石的SiO含量比CaO含量高,所以导致结晶温度降低。


 

由图1(a)一(c)所示的最大冷却速度(即临界冷却速度,试验中大于此冷却速度后无晶体析出)绘制出硅灰石与保护渣临界冷却速度关系图(如图1(d)所示)。由图1(d)可以看出,保护渣中硅灰石含量变化对临界冷却速度的影响呈线性降低的趋势,硅灰石含量每增加2%,保护渣的临界冷却速度平均下降2℃/s。由于晶体成核与晶体生长是黏度(反应传质速度)和过冷度的函数,随硅灰石含量的增加黏度增大,形核所需要的传质速度减慢,表现为在较低温度下晶核形成速度减慢,而熔点的升高使晶体生长所需要的过冷度减小,当冷却速度大于晶体生长所需要的过冷度时,便不再有晶体析出,从而降低了临界冷却速度。

 硅灰石工厂    

 

结论:

1. 随硅灰石含量的增加,实验渣的熔点逐渐增大,粘度逐渐升高。

2. 硅灰石(11%-19%)系列的保护渣,在同一冷却速度下随硅灰石含量的增加,结晶温度降低;临界冷却速度呈线性降低的趋势,硅灰石含量每增加2%,保护渣的临界冷却速度平均下降2℃/s。

3. 保护渣中随硅灰石含量的增加,保护渣的结晶孕育时间延长,结晶速度减慢,使得熔渣可以保证较长时间的润滑。

4. 此系列渣膜的结晶率均较高,可达80%以上。但当硅灰石含量不大于15%时,渣膜中主要析出枪晶石和硅灰石,且两者含量相当;而硅灰石含量参考文献不小于17%时,渣膜中主要析出硅灰石,枪晶石的生成量明显减少,此种渣膜结晶矿相使热流密度明显增大。为达到保护渣传热与润滑的统一,建议保护渣中硅灰石含量不大于15%。



联系我们

QQ: 1791592975

手机:13972761136

电话: 0714-8771999

邮箱: 1791592975@qq.com

地址:湖北省大冶市大冶大道253号