过渡族金属氧化物对连铸保护渣导热性能影响的研究

论文摘要

连铸保护渣作为连续浇铸过程中的关键性辅料,其润滑铸坯和控制传热的功能对保障连铸机顺行和连铸坯质量具有极其重要作用。研究过渡族氧化物对连铸保护渣物理性能和导热性能的影响,不仅有助于优化连铸保护渣组成,协调保护渣渣膜润滑铸坯与控制传热的矛盾,提高连铸坯质量和产量,还对含钛含铬不锈钢连铸结晶器内传热计算和实际应用具有指导意义。本文运用旋转粘度计﹑半球点熔点仪﹑矿相显微镜﹑X衍射仪﹑DSC热分析仪和自制的热线法导热测试装置系统的研究分析了过渡族金属氧化物MnO（含量08wt%）﹑TiO2（含量08wt%）和Cr2O3（含量04wt%）对综合碱度分别为0.9﹑1.1和1.3的连铸保护渣物理性能和传导传热性能的影响。物理性能研究表明:①连铸保护渣中添加04wt%的TiO2或08wt%的MnO能降低其熔化温度,且在此范围内TiO2或MnO含量越高试样熔化温度降低越明显;Cr2O3在保护渣中的存在会提高试样的熔化温度。②低碱度保护渣（R=0.9﹑1.1）中添加08wt%的TiO2或08wt%的MnO后,其粘度随着TiO2或MnO含量的增加而逐渐减小;高碱度（R=1.3）下,保护渣中添加的TiO2或MnO基本上不能起到降低其粘度的作用;含量为（04wt%）的Cr2O3对保护渣粘度的影响呈现出先缓慢降低后增大的趋势。传导传热性能研究表明:①12001300℃的液态下,保护渣试样导热系数较低,约0.250.55W/（m·K）;降温到1000℃时,渣中析出大量晶体,导热系数急剧上升,约1.532.09W/（m·K）,且随着温度的降低试样导热系数缓慢增大;800℃左右,试样处于德拜温度范围内,导热系数达到最大值,之后导热系数随着温度的降低而缓慢减小。②保护渣中不含有过渡族金属氧化物时,在1100℃以下,随着渣中碱度的增加,其导热系数也增大;在1200℃以上高温区域,导热系数随着碱度的增加而减小。③保护渣中添加一定含量的TiO2（08wt%）后,其传导传热能力明显减弱。随着渣中TiO2含量的增加,试样导热系数呈近似线性的趋势降低,且TiO2含量每增加2wt%,试样的导热系数约减小5%。④当保护渣中添加了2wt%的MnO后,其导热系数降低幅度较大,约减小10%;当保护渣中MnO含量在2wt%～8wt%时,随着渣中MnO含量的增加,其导热系数缓慢降低,MnO含量每增加2wt%,试样的导热系数约减小2%。⑤当保护渣中添加了少量的Cr2O3（02wt%）时,其导热系数随着Cr2O3的增加而降低。当保护渣中Cr2O3含量为24wt%时,其导热系数随着Cr2O3的增加而增加。总的来说,Cr2O3的加入总体上表现为降低了保护渣试样的导热系数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 连铸保护渣概述
• 2.1.1 连铸保护渣的化学成分
• 2.1.2 连铸保护渣的分类
• 2.1.3 连铸保护渣在结晶器中的行为及功能
• 2.2 连铸保护渣常用物性及其对铸坯质量的影响
• 2.2.1 连铸保护渣常用物性及其作用
• 2.2.2 连铸保护渣对连铸工艺及铸坯质量的影响
• 2.3 连铸保护渣传热性能国内外研究现状
• 2.3.1 保护渣影响传热的机理
• 2.3.2 辐射传热研究现状
• 2.3.3 传导传热研究现状
• 2.3.4 综合传热研究现状
• 2.4 过渡族金属氧化物对保护渣传热性能影响的研究现状
• 2.5 课题研究的主要内容
• 3 研究方案与实验方法
• 3.1 实验设备及实验方法
• 3.1.1 粘度测试设备及方法
• 3.1.2 熔化温度测试设备及方法
• 3.1.3 物相分析设备及方法
• 3.1.4 热分析设备及方法
• 3.1.5 传导传热测试设备及方法
• 3.2 实验渣成分设计
• 4 过渡族金属氧化物对连铸保护渣物理性能的影响
• 4.1 过渡族金属氧化物对保护渣熔化温度的影响
• 4.2 过渡族金属氧化物对保护渣粘度的影响
• 4.3 本章小结
• 5 过渡族金属氧化物对连铸保护渣传导传热性能的影响
• 5.1 TiO2 对保护渣导热性能的影响
• 5.2 MnO 对保护渣导热性能的影响
• 5.3 Cr2O3 对保护渣导热性能的影响
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 攻读硕士期间发表的论文