Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Балахонов Евгений Николаевич

Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок
<
Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Балахонов Евгений Николаевич. Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02.- Екатеринбург, 2001.- 146 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/998-2

Содержание к диссертации

Введение

1. Обзор литературы 6

1.1. Технологические особенности непрерывной разливки на МНЛЗ и дефекты непрерывнолитой заготовки. 6

1.2. Влияние шлакового покрытия на возникновение дефектов. 9

1.2.1. Удаление неметаллических включений. 9

1.2.2. Затекание шлака в зазор и образование следов качания. 14

1.2.3. Смазка и теплоотвод в зазоре между коркой слитка и кристаллизатором . 18

1.3. Подбор составов шлаков для НРС. 25

1.3.1. Критерии и методы подбора шлаков. 25

1.3.2. Структура жидких силикатных расплавов и ее влияние на свойства шлаков для МНЛЗ 28

1.4. Выводы. 36

2. Теоретическое исследование состава и свойств шлаков для непрерывной разливки сталей 38

2.1. Обоснование методики теоретического исследования 38

2.2. Выбор объекта исследования 39

2.3. Исследование шлаковой системы CaO-Si02-Al203 41

2.4. Диаграммный метод исследования многокомпонентных шлаковых систем и его применение к анализу шлаков для НРС 51

2.4.1. Исследование системы СаО - Si02 - АЬ03 - CaF2 55

2.4.2. Исследование систем СаО - Si02 - А120з - Na20 и CaO-Si02-Al203-K20 60

2.4.3. Концентрационные границы существования жидкой

фазы в исследованных системах 60

2.4.4. Степень полимеризации шлаков 70

2.5. Выводы 74

3. Исследование шлаковых расплавов для непрерывной разливки сталей 76

3.1. Влияние способа раскисления стали на состав шлаковых расплавов в кристаллизаторе МНЛЗ 76

3.2. Лабораторные исследования свойств шлаков 78

3.2.1. Вязкость жидких шлаков и ее измерение 78

3.2.2. Вязкость шлаков для непрерывной разливки 81

3.2.3. Температуры плавления шлаков 96

3.2.4. Жидкотекучесть шлакового расплава 104

3.2.5. Структура шлаков для непрерывной разливки 106

3.3. Выводы 110

4. Промышленные испытания малофтористых шлакообразующих смесей 114

4.1. Приготовление гранулированных смесей 114

4.2. Испытание на слябовой МНЛЗ в ККЦ ММК 116

4.3. Качество полученных заготовок 11 8

4.4. Структура шлаков и ее влияние на теплопередачу в зазоре 122

4.5. Выводы 127

Заключение 128

Литература 130

Приложение 1 140

Введение к работе

Несомненными достоинствами непрерывной разливки стали (НРС) по сравнению с традиционной разливкой в изложницы являются: снижение удельных энерго- и трудозатрат, повышение выхода годного, улучшение условий труда и экологической обстановки на предприятиях черной металлургии [1]. В последние годы в связи с повышением производительности металлургических агрегатов все более важное значение приобретает высокоскоростная непрерывная разливка, а так же технология горячего посада, предъявляющая особенно жесткие требования к качеству непрерывнолитой заготовки.

Особенно актуально эта проблема стоит в России, где наблюдается один из наиболее низких в мире показателей роста объема сталей, разливаемых на МНЛЗ [2, 3].

Для достижения вышеуказанных целей одним из технологических приемов при НРС является присадка на зеркало металла в кристаллизатор специально приготовленных шлакообразующих смесей (ШОС). При плавлении этих ШОС за счет тепла металла образуется жидкий шлак, призванный выполнять следующие функции [1 ,4]:

теплоизоляция мениска стали в кристаллизаторе для предотвращения его затвердевания;

предотвращение вторичного окисления стали кислородом атмосферы;

поглощение всплывающих из стали неметаллических включений;

смазка в кристаллизаторе для облегчения вытягивания слитка;

- равномерный теплоотвод в кристаллизаторе для предотвращения
образования трещин.

Однако, как показывает отечественная и зарубежная практика непрерывной разливки сталей, не все применяемые в настоящее время шлакообразующие смеси удовлетворяют предъявляемым им требованиям. Это приводит к необходимости холодного контроля непрерывнолитых

заготовок, отбраковке по внутренним и поверхностным дефектам, а в конечном итоге к невозможности прямого совмещения МНЛЗ с прокатным станом. Для удовлетворительного функционирования шлакового покрытия в кристаллизаторе МНЛЗ в составе ШОС, формируемых на основе силикатных систем, обязательно присутствие разжижителя, роль которого выполняет CaF2. Как установлено [5], наличие последнего ухудшает экологическую обстановку на участке МНЛЗ и приводит к повышенному износу оборудования.

Данная работа посвящена разработке шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали на основе трехкомпонентной шлаковой системы CaO-SiCb-AbCb с ограниченным содержанием фторидов.

Смазка и теплоотвод в зазоре между коркой слитка и кристаллизатором

Наиболее важным параметром качания кристаллизатора является величина tN, которая составляет 0,2-0,3 с. [15]. Эта величина характеризует время, в течение которого кристаллизатор движется вниз быстрее, чем слиток. По данным работы [16], в промежуток времени t\, при появлении разрежения, шлак «всасывается» в зазор между коркой слитка и стенкой кристаллизатора. Поэтому значение tN не может быть слишком малым, т.к. иначе есть опасность утратить смазку. Критическая нижняя граница для /V, очевидно, зависит от свойств шлаковой смеси. Однако, если t\ слишком велико при низких скоростях разливки, то может наблюдаться излишний расход шлаковой смеси, так что в некоторых случаях порошок не успевает расплавиться. Для характеристики времени опережения в процентах от общей продолжительности цикла качания вводится коэффициент р\ который представляет собой время, в течение которого в зазор фактически поступает смазка. Высокое значение коэффициента (3 может компенсировать слишком низкое значение ts- При высокой частоте качания, независимо от величины скорости разливки и хода кристаллизатора, (3 всегда имеет большую величину (порядка 35-45 %). Другим важным технологическим параметром разливки является расстояние М, прйденное кристаллизатором за время tN. Поскольку (3 представляет собой именно то время, в течение которого шлак всасывается в зазор, то во избежание захватывания нерасплавленного шлака, слой жидкого шлака на поверхности мениска должен быть больше, чем величина М.

По расчетным данным работы [15], радиус мениска стали в кристаллизаторе увеличивается при движении кристаллизатора вниз и уменьшается при движении вверх, так что наибольшее значение радиуса мениска находится в нижней точке качания. В работах [15,31] приводятся также расчетные данные распределения температур в применисковой зоне кристаллизатора, согласно которым затекание шлака в зазор происходит при температуре шлакового расплава 1300-1400С.

Конструкция погружного стакана оказывает влияние главным образом на распределение шлаковой смеси на поверхности мениска и на равномерность растекания жидкого шлака по поверхности мениска [16].

Режимы качания кристаллизатора, свойства шлаковой смеси и величина радиуса мениска тесно связаны с возникновением неизбежного дефекта напрерывнолитой стальной заготовки - следов качания [1,15,23]. Этот дефект представляет собой равномерные поперечные складки на поверхности заготовки, которые сопровождаются зонами с повышенной ликвацией [1], заворотами корки слитка в тело заготовки, подповерхностными включениями разливочной смеси, трещинами (при большой глубине следов качания), возникающими в зоне вторичного охлаждения [10], подповерхностными. кристаллизационными трещинами [1,10].

Существует несколько теорий относительно механизма образования следов качания. Наиболее распространены следующие точки зрения.

В работе [23] рассматривается механизм образования следов качания, связанный с отрывом тонкой верхней части корки у мениска от более толстой затвердевшей корки в период движения кристаллизатора вверх. Согласно этому механизму, оторвавшаяся корка у мениска движется вместе с кристаллизатором вверх, тогда как в образовавшемся таким образом разрыве по периметру заготовки, движущейся вниз, кристаллизуется металл из жидкой лунки, вытесняя оттуда расплавленный шлак. При движении кристаллизатора вниз во время периода опережения оторвавшийся ранее мениск приваривается к корке заготовки (разрыв «залечивается»), и образуется новый мениск. В связи с этим период опережения кристаллизатора часто называют «временем залечивания».

По данным [32], важнейшая роль в формировании складок принадлежит шлаковому выступу (т. наз. «ранту»), который формируется вблизи зеркала металла на твердой части гарнисажа. При движении кристаллизатора вверх вместе с ним увлекается твердый гарнисаж и шлаковый рант. Одновременно с этим вследствие кристаллизации увеличивается толщина шлакового гарнисажа в том месте, которое оказалось в зоне шлакового расплава. Образовавшийся таким образом шлаковый выступ в процессе движения кристаллизатора вниз со скоростью, превышающей скорость вытягивания слитка, упирается в торец оболочки слитка и отгибает ее, а сам частично оплавляется, образуя выступ, который может быть различной формы (треугольника, трапеции, сектора и др.). Затем оболочка слитка и шлаковый выступ движутся вниз. В связи с этим, для исключения возможности образования грубых складок, в работе [1] рекомендуется сохранять постоянным уровень металла в кристаллизаторе; поддерживать толщину защитного покрытия более 20 мм; применять защитную смесь с оптимальной для каждого конкретного случая температурой плавления.

В работе [15], с позиции появления положительного давления в шлаковом слое при движении кристаллизатора вниз, образование следов качания объясняется несколько иным образом. Согласно авторам [15], отгибание формирующейся корки слитка от стенок кристаллизатора происходит под действием этого давления. Величина его зависит от вязкости шлака: приводятся расчетные данные, согласно которым давление возрастает пропорционально повышению вязкости шлака.

При разливке металла под шлаком смазку и изоляцию оболочки слитка в кристаллизаторе осуществляет гарнисаж. Под гарнисажем понимается шлак, расположенный ниже зеркала металла между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора (рис. 1.1), тогда как в отличие от него шлаковый рант находится выше мениска металла [1].

Смазка и теплоотвод в кристаллизаторе тесно взаимосвязаны, так как осуществляются посредством одной и той же шлаковой среды, которая может находиться как в жидком, так и в твердом, и в твердо-жидком состоянии [4,37].

В связи с этим представляют интерес данные о состоянии шлака и гарнисажа в зазоре. Определение толщины гарнисажа в зазоре на всех участках между коркой слитка и стенками кристаллизатора представляет сложную задачу. О ее величине можно судить только косвенно по удельному расходу смеси, тепловому потоку, скорости кристаллизации поверхностных слоев заготовки, износу рабочих стенок кристаллизатора [1]. При анализе всех этих данных разные авторы приводят различные величины толщины смазывающей пленки: так, в работе [37] приводится величина 0,2 мм при расходе ШОС 0,4 кг/м" для разливки на слябовых МНЛЗ. При этом не учитывается, что часть шлака находится в углублениях следов качания и не создает смазочной пленки между коркой слитка и кристаллизатором.

Диаграммный метод исследования многокомпонентных шлаковых систем и его применение к анализу шлаков для НРС

Изучение изменения энергии активации вязкого течения при изучении вязкостей двухкомпонентных шлаковых расплавов [75, с. 200-203] позволило сделать выводы о ступенях деполимеризации силикатных расплавов, практически совпадающие с данными [77,79].

При добавлении оксида алюминия к системе CaO-Si02 в тетраэдрах Si04 катионы кремния могут замещаться катионами алюминия с изменением электрического заряда тетраэдра (например, A1CV-), однако, так как комплексы А104 _ имеют отличный от тетраэдров Si04 заряд, для баланса заряда необходимы катионы, которые будут располагаться вблизи узлов АЮ4: , формируя фрагменты (A104)n-Rn+ [78,81].

По данным [79] поступивший в шлаковый расплав А120з ведет себя в соответствии со схемой: 2А1203- А1 ++ЗАЮ2 . Помимо таких анионов допускается возможность образования более сложных, например, А1-?07Э , и алю-мосиликатных ионов Al2Si07 . Тем не менее, отмечается [21], что оксид алюминия менее склонен к комплексообразованию, чем диоксид кремния. Допускается, что катионы алюминия могут замещать не только кремний в кремнекислородных тетраэдрах, но и в состоянии находиться в октаэдриче-ской координации подобно катионам основных металлов [82]. Подобные утверждения находятся в соответствии с теорией равновесной поликонденсации, согласно которой катионы А1 способны выступать и как модификаторы, и как сеткообразующие ионы [83]. В силикатном расплаве их поведение, как указывается, регулируется двумя характеристиками. Во-первых, способностью тетраэдров AKV- образовывать совмещенные структуры с тетраэд-рами Si04 ; во-вторых, способностью катионов A1J менять координационное число и выступать в шестерной координации в роли катионов-модификаторов. Отсутствие расслаивания в системе AbC -SiO: находится в соответствии с кристаллохимическими характеристиками катионов [83].

При исследовании структуры силикатных расплавов системы СаО-Si02-Al203 было установлено, что ее основными элементами являются изолированные анионы: (SiC ) - тетраэдры, объединенные в ди- и триортогруп-пы типа (АІБігОя)3- и (АЬЗізО )6-. Часть атомов алюминия в алюмосиликате входит в четверную координацию по кислороду. Катионы Al + электростатически сильнее взаимодействуют с анионными группами (SiC ) и (AlC )3-, чем Са2+, обусловливая присутствие в расплаве более прочных и крупных оливиновых [AlnSi(n+i)04(n+i)] n+4) и муллитовых ((А1,8і)Оз)п(п+2 фрагментов [84].

Координационное состояние атомов алюминия и образуемых ими структурных группировок определяется при прочих равных условиях составом оксидного расплава и в частности полярным состоянием.

По данным Г.А. Топорищева, в кальцийсодержащих расплавах на основе анортита CaAbSi?08 содержатся четырехчленные кольца, найденные в кристаллическом СаАЬБігОв. В системе кремнезем-альбит-ортоклаз (SiCh-НаАІЗізОн-КАІБізОя) все расплавы имеют близкие структуры, в которых тетраэдры S1O4 и (АЮд)3- при сочленении образуют шестичленные кольца вместо четырехчленных, присущие кристаллическим NaAlSisOs и KAlSi3Os. Аналогичные шестичленные кольца образуются в нефелине (NaAlSiOj) и кальците. Все это говорит о том, что степень порядка на расстояниях более 5

Простейшим из них является плоский треугольный анион ВОз3-, содержащийся, например, в гамбергите. Из известных полимеризованных ионов необходимо прежде всего отметить (В02_)п, являющийся основой различных метаборатов. Структурно они представляют собой либо цепочечные образования, в которых два из трех атомов кислорода ВОз" являются общими для смежных треугольных комплексов (СаВгОД либо трехзвенные окольцованные анионы В30б3 в соединении №зВзОб. В буре (Na2B407) содержатся, по-видимому, сдвоенные цепочки оксиборатных комплексов, аналогичных крем-некислородным анионам в амфиболах. Они имеют форму (В4072 )п- Наконец, борный ангидрид В20з характеризуется слоистой структурой, в которой все плоские комплексы В03 имеют только общие для двух атомов бора атомы кислорода. Связи В-О, так же как и Si—О, в значительной мере ковалентные, направленные. Этим определяется склонность боратов давать стекла, высокая их вязкость в жидком состоянии и ряд других свойств, роднящих их с силикатами [75, с. 285].

Добавка CaF2 вызывает разрыв в тетраэдре: два иона фтора, сопровождаемые ионом кальция, входят в структуру шлака. При этом одновалентный ион фтора не может быть разделен между двумя тетраэдрами кремнекисло-родного аниона, но может быть локализован в свободных концах цепи. Образование легколетучего SiF4 исключается при наличии в шлаке избытков катионов кальция, не связанных с анионами кислорода. В таких условиях обеспечивается устойчивое растворение в шлаке CaF2 [86].

По данным [87], при изучении составов твердых промежуточных соединений, ассоциативных комплексов в расплавах и составов газовой фазы различных систем, получены следующие результаты. При изучении системы CaO-Al203-Si02-CaF2 фториды как в составе полимерных соединений в расплаве, так и по отдельности, не обнаружены. Найдены как полимерные силикатные соединения, в состав которых входят СаО и А120:,, так и сепарированные ассоциаты в соответствии с диаграммами состояния соответствующих двойных и тройных систем. Молекулярный состав газовой фазы (насыщенный пар) над расплавом представлен исключительно фторидами: A1F3, A1F2, A1F, AlOF, SiF4, SiF2, CaF2, CaF. К сожалению, в данной работе не указывается диапазон исследованных концентраций компонентов расплавов, а приведены только обобщенные данные. С позиции теории ассоциативных растворов в ней утверждается, что в жидкости возможно образование комплексных молекул или ассоциатов, которые подобно газовой фазе должны находиться в динамическом равновесии с молекулами компонентов. Следовательно, по мнению авторов, расплавленный шлак состоит из мономерных молекул компонентов и ассоциативных комплексов, причем в последние включаются полимерные комплексы, образованные молекулами типа SiC 2 и В203.

Вязкость шлаков для непрерывной разливки

Шлаковые покрытия металла в кристаллизаторах МНЛЗ являются сложными многокомпонентными системами, содержащими в качестве основных добавок - разжижителей CaF2, Na20 (К20), а также MgO, FexOy, Т1О2, МпО и др. - в качестве примесей. Поэтому для более подробного описания фазового состава шлаков для НРС нельзя ограничиваться рассмотрением исключительно трехкомпонентнои системы. Для получения более полной информации необходимо исследование многокомпонентных систем, включающих добавки разжижающих компонентов: CaF2, Na20 и К20. Примесные компоненты, содержанием которых (суммарно 4 - 6% масс.) в данном случае можно пренебречь, в работе не рассматриваются.

Однако в литературе отсутствует описание четырех- и пятикомпонентных систем. Вместе с тем, имеется достаточно обширная информация [76, 79, 94, 95] по диаграммам состояния двойных и трехкомпонентных систем различных сочетаний указанных соединений, которая позволяет выполнить описание многокомпонентных шлаковых расплавов и построение приближенных диаграмм состояния исследуемых четырехкомпонентных систем.

Для исследования шлаков для непрерывной разливки сталей был применен диаграммный метод, позволяющий приближенно оценить состав и свойства шлаков. Применение диаграммного метода исследования шлаковых систем позволяет существенно сократить объем лабораторных и промышленных исследований свойств шлаков. Ранее этот метод успешно применялся для исследования свойств шлаков ферросплавного, доменного и конвертерного производств [90, 91, 96]. В данной работе он впервые применяется для анализа свойств шлаков МНЛЗ. Этот метод позволяет выделить в многокомпонентной шлаковой системе термодинамически устойчивые сочетания веществ, используя сведения диаграмм состояния более простых систем. При этом происходит объединение информации по двух- и трехкомпонентным системам, что приводит, в итоге, к созданию более полных диаграмм состояния, которые могут быть использованы при описании сложных шлаковых расплавов и, в частности, шлаков для непрерывной разливки.

Исследование фазового состава шлаковых покрытий включает следующие основные этапы: 1. Построение диаграмм состояния четырехкомпонентных систем в соответствии с методикой, изложенной в [90, 91, 96 - 99]. При этом диаграммный рисунок при отработке методики выполнен с учетом температуры затекания шлакового расплава в зазор - 1300С без учета ранее полученных температур эвтектики при основностях эвтектических точек (А, В и С) диаграммы состояния СаО-ЗіСЬ-А Оз. 2. Анализ фазового состава шлакового расплава четырехкомпонентных шлаковых систем и определение концентрационных границ существования жидкой фазы шлака при 1300С. В пространственном изображении изучаемые системы могут быть представлены в виде тетраэдров (рис. 2.6.), основание и боковые грани которых представлены соответствующими частными трехкомпонентными системами. На гранях тетраэдров нанесены фигуративные точки термодинамически устойчивых соединений. Однако фигуративные точки могут отвечать не только какому-то конкретному соединению, но и совокупности термодинамически устойчивых соединений, например, (Ca2Si04 + Ca3Si05) или (CaSi03 + Si02) и др. Триангуляции указанных систем позволяют выделить термодинамически устойчивые сочетания веществ и осуществить переход от четырехкомпонентных систем к квазитройным. Для триангуляции частных трехкомпонентных систем был использован принцип геометрической закономерности диаграмм состояния о сосуществовании веществ, фигуративные точки которых расположены в вершине и на противоположной стороне треугольника [90]. Согласно этому принципу фигуративные точки соединений соединяются линиями сосуществующих фаз. В результате диаграммы трехкомпонентных частных систем оказываются разделенными конодами на треугольники сосуществующих фаз. Например, в системе СаО - Si02 - CaF2 это фигуративные точки CaF2, СаБіОз, СазБігО?, Ca2Si04, СазБіОб- Таким образом, в этой системе термодинамически устойчивые сосуществующие фазы группируются в следующие треугольники: СаО - CaF2 - Ca3Si05, Ca3Si05 - CaF2 - CaSi04, Ca2Si04 - CaF2 - Ca3Si207, Ca3Si207 - CaF2 - CaSi03, CaSi03 - CaF2 - Si02. Аналогичная операция выполняется и для других систем. Полученные результаты служат основанием для перехода от рассматриваемых четырехкомпонентных систем к квазитройным, в которых, однако, учитывается взаимодействие оксидов СаО, Si02, А1203, Na20, К20 и фторида кальция.

Рассмотренный подход позволяет осуществить построение диаграмм состояния перечисленных систем при заданных температурах. Как показано в обзоре литературы, для шлаков, применяемых в качестве смазки в кристаллизаторах МНЛЗ, характерной является температура 1300 С. При этой температуре шлаковый расплав затекает с поверхности мениска жидкой стали в кристаллизаторе в зазор между коркой слитка и стенками кристаллизатора [1]. Если, в силу определенных физических свойств шлака, этот процесс встретит препятствия, резко ухудшатся условия смазки и теплоотвода в кристаллизаторе. В результате возникают различные нарушения технологического процесса разливки: трещинообразование на поверхности заготовки из-за неравномерного теплоотвода, прорывы под кристаллизатором из-за «подвисания» корки слитка по причине ухудшения или отсутствия смазки. Поэтому построение квазитройных диаграмм состояния было произведено для температуры 1300 С.

Структура шлаков и ее влияние на теплопередачу в зазоре

Исходя из описанного выше диаграммного исследования шлаковых систем, оценку степени полимеризации шлаковых расплавов проводили для эвтектических составов с основностями 0,38, 0,90 и 1,15 и добавками 10 % Na20 и 2% CaF2 (табл. 2.5). Все составы находятся в концентрационных границах существования жидких фаз при температуре 1300 С, определенных в разделе 2.4.3. При этом содержание CaF2 в шлаках с основностями 0,90 и 1,15 было принято 2% (составы №№ 3-6 и 9-12). Шлаки с добавками К20 не рассматривали. Содержание в шлаках Na20 было принято 10% (составы №№ 1, 2, 5-8, 11, 12). Как видно из соотношения (2.1), катионы алюминия понижают коэффициент полимеризации шлака, поэтому содержание в шлаках А120з блыло принято как эвтектическим (составы №№ 1-6), так и сниженным до 5% (составы №№ 7-12).

При анализе результатов расчетов, приведенных в табл. 2.5 можно отметить следующее. 1. Шлаки с основностью 0,38 имеют низкие значения К и NBO/T независимо от содержания в них А120з (составы №№ 1 и 7). Следовательно, они отличаются высокой степенью полимеризации, которая при расплавлении будет обусловливать высокую вязкость расплава, особенно при низких (вблизи ликвидуса) температурах. С точки зрения применения в качестве смазки в кристаллизаторах МНЛЗ они не представляют интереса. 2. Шлаки с основностью 0,9 более деполимеризованы. Добавка в такой состав Na20, по сравнению с малой добавкой CaF2, в большей степени повышает значение коэффициента полимеризации (составы №2 и №3). Совместная добавка Na20 и CaF2 (состав № 5) не увеличивает значение К, однако несколько повышает значение NBO/T. При снижении содержания в шлаке А120з существенно возрастают как значения К, так и NBO/T (составы №№ 8, 9, 11). Из этого следует, что такие составы представляются перспективными для использования при непрерывной разливки, однако для окончательных выводов требуется лабораторное исследование их физических свойств. 3. Шлаки с основностью 1,15 имеют наибольшую степень деполимеризации (составы №6 и №4). При снижении в шлаках содержания А1203 она существенно возрастает (составы №10 и №12), причем, состав №12 имеет полностью деполимеризованную структуру, состоящую, по-видимому, из отдельных структурных единиц. Следует предположить, что он будет иметь наименьшую вязкость при температурах, близких к ликвидусу. 1. В результате исследования тройной системы СаО - Si02 - А1203 установлено, что при кристаллизации шлаковых расплавов имеет место определенный порядок выделения твердых фаз, зависящий от исходного состава шлака. Показано, что в зависимости от исходного состава конечными фазами кристаллизации являются эвтектические точки на диаграмме состояния. Это позволяет прогнозировать минералогический состав кристаллизовавшихся шлаков в зазоре между коркой слитка и кристаллизатором. Получены новые данные о влиянии основности шлакового расплава на количество жидкой фазы при температурах, близких к температурам затвердевания шлака. 2. В результате диаграммного анализа четырехкомпонентных шлаковых систем показано, что гетерогенная жидкая фаза существует практически во всем диапазоне исследованных концентрационных добавок оксидов щелочных металлов в шлаках с основностью 0,38 и 0,9 при температуре 1300 С. Установлено, что при основности шлаков 0,9 добавки Na20 эффективнее расширяют область существования гомогенной жидкой фазы, чем добавки К20. Выявлено, что в шлаки с основностью 1,15 для получения гомогенной жидкой фазы необходима добавка не менее 2 % CaF2. 3. При оценке степени полимеризации расплавов обнаружено, что наиболее перспективными для непрерывной разливки являются составы с основностями 0,9 и 1,15 с минимальными добавками 2% CaF2 и 10% Na20.

Похожие диссертации на Исследование и разработка малофтористых шлакообразующих смесей для присадки в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок