《基於CaO-SiO2-Al2O3三元渣系超低碳鋼連鑄保護渣的基礎研究》是依託重慶大學，由唐萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於CaO-SiO2-Al2O3三元渣系超低碳鋼連鑄保護渣的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐萍
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
現用CaO-SiO2矽酸鹽為基超低碳鋼保護渣還存在難以解決的鑄坯質量問題，即如何避免保護渣捲入、凝固鉤夾渣以及由夾渣中Na2O引起的白斑缺陷。然而，發現CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣具有較高表面張力和化學穩定性。為此，課題提出採用CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣代替現用矽酸鹽渣系保護渣的思路。通過開展CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣熔化流變特徵、界面性質（表面張力、界面張力及鋪展率）、渣膜凝固結晶行為以及水浸過程中化學穩定性的基礎研究，得到適宜Al2O3和Li2O含量、其它氧化物和熔劑對其物理性能影響的基礎數據，尋求出適合超低碳鋼既具有高粘度、高表面張力、高界面張力和高化學穩定性的“四高”性能，又滿足連鑄保護渣潤滑功能和環保要求的CaO-SiO2-Al2O3三元渣系連鑄保護渣成分範圍。為解決高品質鋼連鑄生產中的質量問題和保護渣在使用過程中環保問題打下基礎。
結題摘要
傳統的矽酸鹽為基超低碳鋼保護渣還存在難以解決的鑄坯質量問題，即如何避免保護渣捲入、凝固鉤夾渣以及由夾渣中Na2O引起的白斑缺陷。然而，發現CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣具有較高表面張力和化學穩定性。為此，本課題提出採用CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣代替現用矽酸鹽渣系保護渣的思路。開展了CaO-SiO2-Al2O3三元渣系保護渣熔化流變特徵、界面性質（表面張力、界面張力及鋪展率）、渣膜凝固結晶行為以及水浸過程中化學穩定性的基礎研究，得到了適宜Al2O3和Li2O含量、其他氧化物和熔劑對其物理性能影響的基礎數據。主要結論如下：（1）隨著Al2O3/SiO2比值增大，熔渣粘度、轉折溫度以及對溫度的敏感性均呈現出增大的趨勢，並且F調控熔渣粘度的能力比Na2O強。（2）基於CaO-SiO2-Al2O3渣系熔渣結構特點和網路結構的形成機制，提出了修正公式NBO*/T。在修正公式中，Al2O3 被分為三部分：[AlO4]四面體、[AlO3F]四面體以及網路外體（VAl和VIAl）；CaF2 則分為兩部分：[AlO3F]四面體（BF和NBF）和稀釋劑（FF）。 （3）隨著Al2O3含量增加，熔渣剪下稀化行為（非牛頓特性）先增強後減弱；當熔渣中Al2O3含量為9.5%（摩爾比）時，熔渣體現出最強的剪下稀化行為；熔渣中Q3(1Al)和Q2(1Al)結構對剪下力的變化最敏感，是調控熔渣剪下稀化行為的關鍵。（4）CaO-SiO2-Al2O3三元渣系的熔渣結晶行為一方面受熔渣聚合度的影響，同時熔劑類型（Li2O、MgO）也不可忽視；尤其是Li2O的加入可以明顯降低熔渣的結晶溫度，增加1200C以上的孕育時間。（5）隨著Al2O3/SiO2比、Li2O和MgO含量增加，熔渣表面張力增大、鋪展係數減小，鋼渣潤濕性能降低。（6）熔渣在水浸過程中的化學穩定性強烈依賴於熔渣結構。由於CaO-SiO2-Al2O3三元渣系的熔渣結構中有大量的[AlO4]和[AlO3F]四面體生成，抑制了熔渣中陽離子（Na+）和陰離子（F-）兩類離子交換的交換量。此外，當用靜電勢較大的陽離子替換靜電勢較小的陽離子（如Li+替換Na+，Mg2+替換Ca2+）時，也可減少離子交換量，這是由於靜電勢較小的陽離子更容易溶出所致。
