CaO-Al2O3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究.DOC

1、CaO-Al2O3 基高铝高锰钢保护渣理化性能研究杨帆 1,2，曾义君 3，毕延雪 4，韩毅华 1,2，许进忠 1,2，朱立光 1,2(1.华北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063210；2.河北省高品质钢连铸工程技术研究中心，河北 唐山 0630003.华北理工大学 管理学院，河北 唐山 063210；4.华北理工大学以升创新教育基地，河北 唐山 063210)摘要：以 L25(65)正交试验为基础配置 CaO-Al2O3 基保护渣，研究了不同组分对高铝高锰钢保护渣理化性能的影响。结果表明，不同组分对 CaO-Al2O3 基连铸保护渣熔化温度的影响均是随其含量的增加，熔化温度降低，对

2、熔化温度影响的主次顺序为 Li2ONa2OB2O3BaOCaF2MgO；各不同组分在一定含量范围内，对 CaO-Al2O3 基连铸保护渣黏度整体上均有降低的作用；结晶难易程度由难到易的顺序依次为 3#、4 #、23 #、19 #、20 #及 5#保护渣；利用热力学软件计算得到冷却析出物质中，大部分都含 Ca3B2O6，而该物质熔点比较低，且玻璃形态好，不易结晶，可以满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。关键词：保护渣；高铝高锰钢；熔化温度；结晶中图分类号：TF777.1 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2018）09-0000-00Study on Physicochemical Pr

3、operties of CaO-Al2O3 Basis Slag for High Aluminum and Manganese Steel Mold PowderYANG Fan1,2, ZENG Yi-jun3, BI Yan-xue4, HAN Yi-hua1,2, XU Jin-zhong1,2, ZHU Li-guang1,2(1. College of Metallurgy and Energy, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, Hebei, China;2. Hebei Engi

4、neering Research Center of High Quality Steel Continuous Casting, Tangshan 063000, Hebei, China;3. College of Management, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, Hebei, China;4. Yisheng College, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, Hebei, Chin

5、a)Abstract：CaO-Al 2O3 based protective slag was prepared based on L25(65) orthogonal experiment. Influence of different components on physical and chemical properties of casting powder of high aluminum and manganese steel was studied and analyzed. The results show that melting temperature of molten

6、slag of CaO-Al2O3-based castings powder drops with increase of different components. The sequence of influence on melting temperature is Li2ONa2OB2O3BaOCaF2MgO. Content of each component within a certain range weakens viscosity of CaO-Al2O3-based continuous casting powder. Order of crystallinity of

7、protective slag from difficulty to easiness is No.3, No.4, No.23, No.19, No.20, and No.5. Ca3B2O6, with low melting point, good glass formation and difficulty to crystallize, exists in most cooling precipitates calculated by thermodynamic software and meets the requirement of high aluminum and manga

8、nese steel continuous casting.Key words：mold powder; high aluminum and high manganese steel; melting temperature; crystallization作为制造汽车底板首选材料 1的高铝高锰钢具有优良的性能 2，对生产的工艺条件要求也非常苛刻。在高铝高锰钢生产过程中，传统 CaO-SiO2 基保护渣在渣与钢之间会发生渣中的二氧化硅与钢液中的铝反应，恶化了保护渣的性能，导致保护渣成分波动，不易控制 3，影响连铸生产。因此，“非反应性”CaO-Al 2O3 基保护渣的研究成为热点，但与传统的

9、CaO-SiO2 基保护渣相比， CaO-Al2O3 基保护渣能够避免界面渣金反应，但依然会带来一系列问题，如结晶性能较强，在结晶器弯月面处析晶产生渣圈，影响连铸顺行。保护渣的理化性能与保护渣的成分及含量有密切关系，前人关于熔剂对传统 CaO-SiO2 基保护渣熔化温度的影响研究较多 4-7，但系统而专门研究熔剂对 CaO-Al2O3-B2O3 渣系熔化温度影响的报道 8-9很少。因此，本文系统研究了各因素对 CaO-Al2O3 基保护渣理化性能的影响。收稿日期：2018-03-30基金项目：国家自然科学基金资助项目(51604119 ，51774141)；华北理工大学大学生创新训练计划项目（

10、X2017333）作者简介：杨帆（1992-），男，陕西咸阳人，硕士研究生；通信作者：韩毅华（1982- ），男，河北辛集人，副教授.doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018 .09.0161 试验材料采用分析纯（99.5%）化学试剂配置 CaO-Al2O3 基高铝高锰钢连铸保护渣，其中 Na2O 由 Na2CO3 代替。试验前，所有试剂在马弗炉内锻烧 5 h，去除水分和杂质，温度为 800 。2 试验方案及内容根据 L25(65)正交试验方案，主要测试内容为黏度、热流密度、熔化温度、熔化速度、结晶温度。试验设备分别为 HF-201 型结晶器渣膜热流和黏度测试仪、LZ

11、- 炉渣熔化特性测试仪（高温全自动熔点测试仪）、SHTT- 型熔化结晶温度测定仪。3 结果与分析3.1 熔化特性3.1.1 试验结果L25(65)正交试验安排及保护渣的熔点测试结果如表 1 所示。表 1 L25(65)正交试验安排及结果Table 1 Arrangement and result of L25(65) orthogonal experiment试验因子/% 含量/% 试验结果序号B2O3 Na2O CaF2 MgO Li2O BaO Al2O3 CaO 熔点/ 黏度/(Pas)1# 4.0 8.0 4.0 2.0 3.0 0.0 39.9 41.1 1 256 1.322# 4

12、.0 9.5 5.0 3.0 4.0 1.0 37.2 38.3 1 155 0.923# 4.0 11.0 6.0 4.0 5.0 2.0 34.5 35.5 1 134 0.374# 4.0 12.5 7.0 5.0 6.0 3.0 31.8 32.7 1 111 0.215# 4.0 14.0 8.0 6.0 7.0 4.0 29.1 29.9 1 090 0.196# 4.5 8.0 5.0 4.0 6.0 4.0 34.7 35.8 1 125 0.787# 4.5 9.5 6.0 5.0 7.0 0.0 34.5 35.5 1 120 0.408# 4.5 11.0 7.0 6.0

13、 3.0 1.0 34.2 35.3 1 161 0.289# 4.5 12.5 8.0 2.0 4.0 2.0 34.0 35.0 1 118 0.2310# 4.5 14.0 4.0 3.0 5.0 3.0 33.7 34.8 1 106 0.4711# 5.0 8.0 6.0 6.0 4.0 3.0 34.5 35.5 1 160 0.4812# 5.0 9.5 7.0 2.0 5.0 4.0 34.2 35.3 1 126 0.3513# 5.0 11.0 8.0 3.0 6.0 0.0 34.0 35.0 1 114 0.2414# 5.0 12.5 4.0 4.0 7.0 1.0

14、33.7 34.8 1 090 0.5615# 5.0 14.0 5.0 5.0 3.0 2.0 33.5 34.5 1 130 0.3216# 5.5 8.0 7.0 3.0 7.0 2.0 34.2 35.3 1 107 0.3917# 5.5 9.5 8.0 4.0 3.0 3.0 34.0 35.0 1 157 0.2618# 5.5 11.0 4.0 5.0 4.0 4.0 33.7 34.8 1 135 0.6219# 5.5 12.5 5.0 6.0 5.0 0.0 33.5 34.5 1 117 0.3220# 5.5 14.0 6.0 2.0 6.0 2.0 32.8 33.

15、7 1 084 0.2521# 6.0 8.0 8.0 5.0 5.0 1.0 34.0 35.0 1 133 0.3022# 6.0 9.5 4.0 6.0 6.0 2.0 33.7 34.8 1 120 0.7123# 6.0 11.0 5.0 2.0 7.0 3.0 33.5 34.5 1 083 0.4924# 6.0 12.5 6.0 3.0 3.0 4.0 33.3 34.2 1 127 0.2925# 6.0 14.0 7.0 4.0 4.0 0.0 33.0 34.0 1 117 0.233.1.2 熔化温度的讨论及分析3.1.2.1 正交试验分析保护渣的熔化温度正交试验极差分

16、析结果如表 2 所示。由表 2 可知，对熔化温度影响的主次顺序为Li2ONa2OB2O3BaOCaF2MgO，其中 Li2O 对降低保护渣熔化温度的作用最大。表 2 正交试验熔化温度极差分析Table 2 Range analysis of orthogonal experiment for melting temperature水平 B2O3 Na2O CaF2 MgO Li2O BaOI 1 149.2 1 156.2 1 141.4 1 133.4 1 166.2 1 144.8II 1 126.0 1 135.0 1 123.0 1 121.8 1 137.0 1 135.0III 1

17、 124.0 1 125.4 1 125.0 1 124.6 1 123.2 1 130.1IV 1 120.0 1 112.6 1 124.4 1 125.8 1 110.8 1 123.4V 1 116.0 1 105.4 1 122.4 1 129.6 1 098.0 1 120.6极差 33.2 50.8 19.0 11.6 68.2 24.2主次因素 Li2ONa2OB2O3BaOCaF2MgO3.1.2.2 熔化温度分析从表 1 可以看出，熔化温度在 1 0831 256 之间。其中只有 1#渣超过 1 200 ；2 #、8 #、11 #和 17#四组在1 1501 200 ；而大

18、部分温度值处于 1 120 附近；其中 5#、14 #、20 #和 23#四组低于 1 100 。3.1.2.3 各因素对熔化温度的影响及分析B2O3 对常规保护渣的影响前人已经研究过，即 B2O3 具有降低保护渣熔化温度的功效。由表 2 可以看出，B2O3 同样具有降低高铝高锰钢保护渣熔化温度的作用。主要是由于 B2O3 自身熔点比较低（只有 450 ），加入到渣中后与其它高熔点物质反应结合，降低了连铸保护渣的熔化温度。Na2O 属碱金属，是很典型的助溶剂，对保护渣有降低熔化温度的作用。结合表 1 和表 2 可以看出，Na 2O含量在 8%14%的范围内，保护渣的熔化温度随其含量增加而降低，

19、Na 2O 含量在 8%的基础上每增加 1%，熔点平均降低 8.5 。CaF2 可以降低常规保护渣的熔化温度，但对于高铝高锰钢保护渣，整体看基本也具有降低熔点的作用。由表 2 并结合表 1 可以得出，当 CaF2 含量由 4%升高至 8%的过程中，熔化温度在 1 141.41 122.4 范围内变化，CaF 2 中的 F-在熔体中破坏网络形成体，使大聚集团分散成更小的粒子，降低了体系的熔化温度。在 MgO 对保护渣熔化温度的研究中，不少学者普遍认为其有提高熔化温度的作用；而在高铝高锰钢连铸结晶器保护渣熔化温度的影响中，MgO 的贡献不大，基本对保护渣熔化温度无影响，如表 2 中，在五个水平内，

20、最高和最低温度仅差约 11 。Li2O 对熔化温度的影响与 Na2O 相似，对常规保护渣熔化温度都有不同程度的降低作用。结合表 1 和表 2可得，Li 2O 对高铝高锰钢保护渣熔化温度的影响也是起降低熔化温度的作用，但 Li2O 对降低高铝高锰钢保护渣熔化温度的作用十分显著，在 Li2O 含量由 3%提高到 7%的过程中，熔化温度由 1 166.2 降低至 1 098 ；Li2O 含量每增加 1%，熔化温度平均降低约 17 。Li 2O 属于网络修饰子，Li 2O 进入到炉渣中破坏了炉渣的网络结构，使其转变为结构更加简单的结构单元，从而降低熔化温度。同样，从表 2 中也可看出，BaO 也具有降

21、低保护渣熔化温度的作用。BaO 自身熔点约 1 926 ，属较高熔点物质，BaO 属于离子晶体的结构，熔点高低直接受晶格能大小影响；在熔体中，BaO 与其他物质形成新的物质，破坏了 BaO 自身的晶格能，导致熔渣整体熔点降低。综上所述，添加的 6 种熔剂，在设计含量范围内，对熔化温度的影响是随其含量的增加，熔化温度降低，只是降低程度有一定差异；试验发现，在 6 种熔剂中，Li 2O 对降低熔点的贡献最大，而 MgO 贡献最小。3.1.3 熔化速度的讨论及分析对于现场用保护渣来说，熔化速度过快，保护渣保温效果不好，过慢则会影响润滑和完整渣膜的形成，所以必须要控制保护渣的熔化速度 10。本文选用的

22、碳质材料是石墨和炭黑。3.1.3.1 石墨对熔化速度的影响当石墨加入量分别为 2%、5%、8%、11% 、14%、17%、20%时，熔化速度（本文以熔化时间表示）分别为 26.5、29.5、36、39.5、45、65、88 s。可知，保护渣的熔化速度随着石墨加入量的增大逐渐呈现减缓趋势。当石墨含量为 2%，熔化速度仅是 26.5 s，而当石墨含量增至 20%时，熔化速度是 88 s。由于石墨的控温能力比炭黑强，石墨的加入量一定要慎重，以便稳定液渣层的厚度。3.1.3.2 炭黑对熔化速度的影响当炭黑加入量分别为 1%、2%、3%、4% 、5%、6%、7%时，熔化速度分别为14、16.5、18、1

23、9、19.8、21、24 s。可以看出，炭黑的控温能力要比石墨弱一些，原因在于石墨的着火点要比炭黑高，炭黑的着火点大约在 590 左右，而化学纯石墨在纯氧中的燃点是 750 左右，但单就对熔化速度的影响而言，炭黑的贡献要比石墨大得多。3.1.3.3 复合配碳对熔化速度的影响用同样的测试方法，对配碳方案中最后一种保护渣做了保护渣熔化速度的测试，固定石墨加入量为 8%，当再添加 0.4%、1%、1.5% 和 2%的炭黑时，熔化速度分别为 32.5、32、33、35 s。结果表明，复合配碳渣样的熔化速度比较稳定，都在 33 s 左右，说明在有效控制保护渣的熔融特性方面复合配碳方法是最佳选择。综上所述

24、，随着石墨或炭黑加入含量的增加，熔化速度逐渐减慢，熔化区间越来越大；另外，复合配碳的效果要比单一配碳的效果明显，对保护渣的熔化速度起到了有效的控制。3.2 黏度特性3.2.1 试验结果对 1#25#保护渣进行测黏度测试，结果如表 1 中黏度所示。在黏度的测试过程中，挑选了几组熔化特性和黏度比较稳定的保护渣，取了保护渣渣膜，以备后续保护渣热流密度的试验分析。其中，黏度测试在 1 300 进行，渣膜的提取在 1 400 进行，停留时间为 45 s。3.2.2 黏度的讨论及分析3.2.2.1 极差分析保护渣黏度极差分析结果如表 3 所示。根据表 3 结果，影响黏度的助熔剂主次顺序从大到小依次为CaF

25、2、Na 2O、 MgO、B 2O3、BaO、Li 2O，其中 CaF2 对降低保护渣黏度的作用显著。表 3 正交试验黏度极差分析Table 3 Range analysis of orthogonal experiment for viscosity水平 B2O3 Na2O CaF2 MgO Li2O BaOI 0.602 0.654 0.736 0.528 0.496 0.519II 0.432 0.528 0.566 0.462 0.494 0.515III 0.389 0.401 0.358 0.44 0.449 0.408IV 0.368 0.322 0.292 0.37 0.438

26、 0.382V 0.404 0.292 0.244 0.396 0.406 0.446极差 0.234 0.366 0.492 0.342 0.090 0.137主次因素 CaF2Na2OMgOB2O3BaOLi2O3.2.2.2 黏度分析从表 1 可以看出，保护渣的黏度在 1.320.19 Pas 之间，黏度可选择范围比较宽，说明正交试验的设计比较合理。其中黏度超过 1 Pas 的只有一组（即 1#），在 0.41 Pas 之间的也只有 8 组，在 0.4 Pas 以下包括0.4Pas 的有 16 组。这些配方的黏度范围比较大，基本能够满足高铝高锰钢对保护渣黏度的要求。3.2.2.3 各因素

27、对黏度的影响由表 3 结合表 1 可以看出，当 B2O3 含量由 4%增加至 6%时，保护渣的黏度由 0.656 Pas 降至 0.408 Pas。从微观角度来看，B 2O3 和 SiO2 一样，均属于网络形成体，增加 B2O3 含量应该会增加黏度；而本次研究结果与其正好相反，原因可能是 B2O3 在一定程度上降低了熔体的熔化温度，致使熔体过热度提高，复合阴离子键受热振而解体，从而降低了熔体黏度。Na2O 可以使常规保护渣的黏度降低，原因是 Na2O 中的 Na+属于网络破坏体，使熔体中的大型网络形成物变为更小的基团形成体；而对于高铝高锰钢保护渣而言，其对黏度的影响也是随着 Na2O 含量的增

28、加，熔体中非桥氧原子增加，黏度降低，在 Na2O 含量由 8%达到 14%时，黏度由原来的 0.654 Pas 降至 0.292 Pas。CaF2 对高铝高锰钢连铸结晶器保护渣黏度的影响与 Na2O 类似，根据表 3 结合表 1 可知，当 CaF2 含量由 4%增至 8%时，黏度由原来的 0.736 Pas 降低至 0.244 Pas，CaF 2 含量增加 1%，黏度平均降低 0.123 Pas。原因是 F-的静电势(Z/r=0.74) 比 O2-静电势 (Z/r=1.52)弱，且二者离子半径接近，可以使与氧结合的大聚团解体，它的加入会使大聚集体解聚为比较小的粒子体，进而降低了熔体的黏度。同样

29、，保护渣的黏度随 MgO 含量的增加呈现出先降低而后出现上升趋势。其原因是，MgO 可以分解出O2-和 Mg2+促使聚合体解体 11，黏度下降；而当 MgO 含量达到一定时，会与熔渣中的 Al2O3 形成少量尖晶石(MgAl2O4)，导致熔渣黏度上升。由表 3 和表 1 可以看出，随着 Li2O 含量的增加，保护渣的黏度呈现降低的趋势，只是 Li2O 对降低黏度的贡献比较小。分析其原因，Li 2O 属碱金属氧化物，网络外体，其阳离子电荷少，半径大，与 O2-作用力小，Li2O 分解为 Li+和 O2-，而 Li+在熔渣中充当网络修饰子， O2-促使聚合体解体，导致黏度下降。关于 BaO 对黏度

30、的影响，经过拟合，整体来看是随 BaO 含量的增加，熔化温度降低。分析其原因，BaO和 CaO 类似，属同一族元素， Ba2+离子半径为 0.143 nm，而 Ca2+的离子半径为 0.106 nm，小于 Ba2+离子半径，向熔体中提供 O2-的能力不如 BaO 强，所以 BaO 破坏聚合体能力大，因此熔体黏度降低 3。综上所述，在本设计所选的 6 种添加剂及含量范围内，对保护渣黏度整体上均有降低的作用。3.2.3 热流密度的讨论及分析衡量保护渣流动性好坏看保护渣的黏度，而衡量结晶器内渣膜传热能力的大小看热流。现如今，保护渣的热流已经成为重要物理性质，在保护渣的设计及测试方面，已经成为一种可靠

31、的评价方法。铸坯主要靠结晶器内的冷却水带走热量，进而形成一定厚度的坯壳，通过结晶器冷却水带走的热量除了铸机条件、钢种、拉速和振动参数外，还受控于结晶器内液态和固态渣膜的热特性和物理特性、铜板和渣之间的界面热阻。因此，渣膜的传热能力是研究结晶器内传热的关键，性能合格的保护渣必须考虑其热流的大小。为使保护渣能有一个更优良的冶金性能，基于保护渣的熔化温度和黏度尽量低的原则，根据上两节的试验结果，从 25 组正交试验中选出了 6 组配方（3 #、4 #、5 #、19 #、20 #和 23#），这 6 组配渣方案的熔化温度均在 1 130 以下，黏度均在 0.4 Pas 以下，采用图 1 所示的热流密度

32、测试装置进行后面的试验和检测。渣膜包裹部分传感器示意图见图 2，热流传感器尺寸 35 mm20 mm20 mm，冷却水流量 0.2 m3/h。图 1 热流模拟测试装置示意图Fig.1 Schematic diagram of heat flow simulation test device黏度测试完成后，在取渣膜过程中，通过采集热流传感器进出口的水温，不同时刻通过渣膜的热流密度 5由(1)式 12计算。=WCT/(F1000) （1）式中， 为单位面积的热量(MW/m 2)；W 为冷却水流量(kg/s)；T 为进出口水温差( )；F 为热流传感器有效传热面积(m 2)；C 为水比热容(kJkg

33、 -1 -1)。图 2 渣膜包裹部分传感器示意图Fig.2 Diagram of sensor for partial inclusion of slag film6 组配方保护渣的热流情况如表 4 所示。由表 4 可以看出，4 #渣最大热流密度和平均热流密度最高，5 #渣最大热流密度和平均热流密度最小。此外，对 45 s 内每一个时刻的热流密度进行了实时监测和记录，结果见图 3。表 4 热流密度情况Table 4 Situation of heat flux density热流密度/(MWm -2)试验号最大 平均特征时间 /s特征时间热流密度/(MWm -2)3# 1.194 0.855

34、45 0.6754# 1.332 0.979 45 0.7685# 0.935 0.662 45 0.54619# 1.064 0.832 45 0.68520# 1.194 0.805 45 0.65723# 1.323 0.964 45 0.786010203040500.20.40.60.81.01.21.4热流密度/(MWm-2)浸 入 时 间 /s3# 4# 5# 19# 20# 3#T1图 3 各组渣膜热流密度随时间变化Fig.3 Comparison of heat flux of slag film with time in each group由式（1）可以看出，进出口水温差

35、 T 与热流密度 成正相关，其进出口水温差 T 与浸入时间关系的变化趋势与图 3 趋势一致；而渣传热能力的大小，用图 3 中 T145 s 之间的平均值来表示。3.3 结晶性能3.3.1 结晶温度的讨论及分析根据上述熔化温度和黏度的测试结果，选取了几组均满足上述两个性能的几组保护渣进行结晶性能的测试。为了保护渣能有一个更优良的冶金性能，基于保护渣的熔化温度和黏度尽量低的原则，根据上两节的测试结果，从 25 组正交试验中选出了 6 组配方，这 6 组配渣方案的熔化温度均在 1 130 以下，黏度均在 0.4 Pas 以下，这 6 组配方分别为 3#、4 #、5 #、19 #、20 #和 23#。

36、将上述 6 组保护渣研磨至-0.074 mm 后进行试验，为了减小误差，每组保护渣至少进行 3 次试验，最后求取平均值。6 组试验的最后测试结果如表 5 所示。表 5 结晶性能测试结果Table 5 Test results of crystalline properties试验号 结晶温度/ 孕育时间/s 临界冷却速度/s 开始熔化 温度/ 流动温度/3# 951 21 53 867 1 1894# 989 15 67 951 1 1735# 1 193 127 31 991 1 20519# 1 130 32 47 861 1 17620# 1 173 54 61 869 1 18623#

37、 998 28 43 910 1 181高铝高锰钢连铸结晶器保护渣在使用过程中，存在最大的问题之一就是在结晶器弯月面处出现粗大渣圈，严重影响保护渣对弯月面及以下的填充，致使渣膜形成薄厚不均，在坯壳和结晶器壁之间的缝隙内，有时甚至无法形成完整渣膜，阻碍了保护渣对铸坯的润滑，弱化了均匀传热，轻则出现铸坯质量问题，重则出现粘结漏钢等生产事故。所以在选择高铝高锰钢保护渣时，尽量要选择不易结晶、玻璃化性能好的配方。根据前人的研究以及结晶温度的定义可知，保护渣的结晶温度越低，该保护渣越不容易结晶。由表 5 的测试结果可以知道，其结晶难易程度由难到易的顺序依次为 3#、4 #、23 #、19 #、20 #和

38、 5#。3.3.2 结晶矿相分析运用热力学软件 Factsage 对上述 4 种配方的保护渣的矿物析出进行分析计算，计算结果如图 4 所示。由图4 可以看出，3 #渣在冷却析晶过程中，偶尔会有少量 BaO 析出和溶解；其析出产物还有少量 NaF，其主要析出产物为 Ca3B2O6；4 #渣中析出物质与 3#渣类似，主要析出物质为 Ca3B2O6，也有少量 NaF，不同的是未见到BaO 析出和溶解。成分不同，同种物质析出温度不同，由两图可以看出，3 #中 Ca3B2O6 的析出温度约在 860 ，而在 4#渣中析出温度约在 820 。19#渣在冷却过程中，主要析出产物为 Ca3B2O6，还有少量氟

39、化物（NaF），其中 Ca3B2O6 的析出温度大概在 800 ，未见 BaO 析出和溶解。23#渣在冷却析晶过程中，偶尔会有少量 BaO 析出和溶解，主要析出产物为 Ca3B2O6，还有少量 NaF 析出，析出量只有不到 1 g。其中 BaO 的析出温度大概在 1 160 ，Ca 3B2O6 的析出温度大概在 820 。5060708090101012013005101520Ca3B2O6 Ca3B2O6BaOCa3B2O6T/Ca3B2O6gram(a)NaF BaO40 60 80 10 12005101520NaFNaFNaFgramT/(b)506070809010101200510

40、1520gramT/(c)506070809010101201300510152025gramT/(d)图 4 3# (a)、4 # (b)、19 # (c)、23 # (d)渣矿物析出图Fig.4 Mineral precipitation diagram of slag of No.3 (a), No.4 (b), No.19 (c), and No.23 (d)综上所述，运用热力学软件计算得到冷却析出物质中，大部分都含 Ca3B2O6，而该物质熔点比较低，且玻璃形态好，不易结晶，满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。4 结论1）在所设计的成分范围内，保护渣助熔剂对熔化温度影响的主次顺序从大到小

41、依次为Li2O、Na 2O、 B2O3、BaO、CaF 2、MgO 。2）随着石墨或炭黑加入量的增加，熔化速度逐渐减慢，熔化区间越来越大，但石墨的控温能力比炭黑强；复合配碳的效果比单一配碳明显，对保护渣的熔化速度起到了有效控制。3）熔剂对黏度影响的主次顺序从大到小依次为 CaF2、Na 2O、MgO 、B 2O3、BaO 、Li 2O。4）综合熔化温度和黏度的测试结果，选出 3#、4 #、19 #和 23#这 4 组玻璃化性能好、不易结晶的保护渣，结晶温度均在 1 130 以下，满足高铝高锰钢使用要求。5）4 组保护渣 XRD 检测和热力学 Factsage 计算结果显示，主要析出产物为 Ca

42、3B2O6，析出温度 740850 ，偶尔有 BaO 的析出和溶解，还有少量 NaF。参考文献1 冯浩. 汽车用 Fe-Mn-Al 系高强轻质钢的显微组织和力学性能研究 D. 辽宁鞍山：辽宁科技大学，2016.2 杨恩娜. 高锰高铝钢的组织及力学性能研究D. 沈阳：东北大学，2011.3 于雄. 高铝钢连铸结晶器保护渣的基础研究D. 重庆：重庆大学，2011.4 艾国强,金山同. 助熔剂对保护渣熔化温度的影响J. 炼钢，1999，15(6)：49-52.5 WANG H M，LI G R， ZHU H，et al. Effect of B2O3 on melting temperature v

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