DOC《CaO-Al2O3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究》

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

063000 3.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,对熔化温度影响的主次顺序为Li2O>

Na2O>

B2O3>

BaO>

CaF2>

MgO;

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)09-0000-00 Study on Physicochemical Properties of CaO-Al2O3 Basis Slag for High Aluminum and Manganese Steel Mold Powder YANG 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 Engineering 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, China) Abstract:CaO-Al2O3 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 slag of CaO-Al2O3-based castings powder drops with increase of different components. The sequence of influence on melting temperature is Li2O>

Na2O>

B2O3>

BaO>

CaF2>

MgO. Content of each component within a certain range weakens viscosity of CaO-Al2O3-based continuous casting powder. Order of crystallinity of 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 manganese 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-Al2O3基保护渣的研究成为热点,但与传统的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(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.

1 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-Ⅲ炉渣熔化特性测试仪(高温全自动熔点测试仪)、SHTT-Ⅱ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 序号 试验因子/% 含量/% 试验结果 B2O3 Na2O CaF2 MgO Li2O BaO Al2O3 CaO 熔点/℃ 黏度/(Pa・s) 1# 4.0 8.0 4.0 2.0 3.0 0.0 39.9 41.1

1 256 1.32 2# 4.0 9.5 5.0 3.0 4.0 1.0 37.2 38.3

1 155 0.92 3# 4.0 11.0 6.0 4.0 5.0 2.0 34.5 35.5

1 134 0.37 4# 4.0 12.5 7.0 5.0 6.0 3.0 31.8 32.7

1 111 0.21 5# 4.0 14.0 8.0 6.0 7.0 4.0 29.1 29.9

1 090 0.19 6# 4.5 8.0 5.0 4.0 6.0 4.0 34.7 35.8

1 125 0.78 7# 4.5 9.5 6.0 5.0 7.0 0.0 34.5 35.5

1 120 0.40 8# 4.5 11.0 7.0 6.0 3.0 1.0 34.2 35.3

1 161 0.28 9# 4.5 12.5 8.0 2.0 4.0 2.0 34.0 35.0

1 118 0.23 10# 4.5 14.0 4.0 3.0 5.0 3.0 33.7 34.8

1 106 0.47 11# 5.0 8.0 6.0 6.0 4.0 3.0 34.5 35.5

1 160 0.48 12# 5.0 9.5 7.0 2.0 5.0 4.0 34.2 35.3

1 126 0.35 13# 5.0 11.0 8.0 3.0 6.0 0.0 34.0 35.0

1 114 0.24 14# 5.0 12.5 4.0 4.0 7.0 1.0 33.7 34.8

1 090 0.56 15# 5.0 14.0 5.0 5.0 3.0 2.0 33.5 34.5

1 130 0.32 16# 5.5 8.0 7.0 3.0 7.0 2.0 34.2 35.3

1 107 0.39 17# 5.5 9.5 8.0 4.0 3.0 3.0 34.0 35.0

1 157 0.26 18# 5.5 11.0 4.0 5.0 4.0 4.0 33.7 34.8

1 135 0.62 19# 5.5 12.5 5.0 6.0 5.0 0.0 33.5 34.5

1 117 0.32 20# 5.5 14.0 6.0 2.0 6.0 2.0 32.8 33.7

1 084 0.25 21# 6.0 8.0 8.0 5.0 5.0 1.0 34.0 35.0

1 133 0.30 22# 6.0 9.5 4.0 6.0 6.0 2.0 33.7 34.8

1 120 0.71 23# 6.0 11.0 5.0 2.0 7.0 3.0 33.5 34.5

1 083 0.49 24# 6.0 12.5 6.0 3.0 3.0 4.0 33.3 34.2

1 127 0.29 25# 6.0 14.0 7.0 4.0 4.0 0.0 33.0 34.0

1 117 0.23 3.1.2 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Li2O>

Na2O>

B2O3>

BaO>

CaF2>

MgO,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 BaO I

1 149.2

1 156.2

1 141.4

1 133.4

1 166.2

1 144.8 II

1 126.0

1 135.0

1 123.0

1 121.8

1 137.0

1 135.0 III

1 124.0

1 125.4

1 125.0

1 124.6

1 123.2

1 130.1 IV

1 120.0

1 112.6

1 124.4

1 125.8

1 110.8

1 123.4 V

1 116.0

1 105.4

1 122.4

1 129.6

1 0........