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1、高拉速连铸保护渣粘度特性的研究摘 要 概述了目前降低高拉速连铸保护渣粘度特性的几种常用添加剂。实验研究了各添加剂对高速连铸保护渣粘度特性的影响规律，比较了LiO、NaO、KO、F降低保护渣粘度作用的能力，分析了保护渣粘度特性的机理。结果表明：当LiO含量在1%5%的范围内时，能显著地降低保护渣的粘度及提高其稳定性；提高MgO、BO的含量，可以降低保护渣粘度，提高其稳定性；通过添加LiO、BO, 无F的保护渣能够获得高速连铸需要的稳定的低粘度特性；LiO、NaO、KO、F降低粘度的作用的强弱顺序为：LiO NaO FKO。关键词 高速连铸 保护渣 粘度特性STUDY ON VISCOSITY O
2、F MOLD FLUXSFOR HIGH SPEED CASTINGAbstract: Several kind of commonly chemical additives of reducing high speed casting mold fluxs viscosity are described. Influence of several kind of commonly chemical additives. On viscosity of mold fluxs for high speed casting were studied by experiments ,the abil
3、ity of LiO、NaO、KO、F to reduce viscosity of mold fluxswere comparedmechanism of component influence on viscosity was discussed.Results show that: LiO of 1%5% can bring viscosity of slag down markedly; MgO、BO also make viscosity of slag go down;With LiO、BO,slag can be made with lower and stable viscos
4、ity; Order of LiO、NaO、KO、Fto make viscosity of slag drop is LiO NaO FKO .Key words: high speed casting mold fluxs viscosity 1 前言近年来，随着连铸技术的进一步发展和用户对钢材质量要求的提高，以降低钢材的生产成本、提高产品的质量为宗旨的高效连铸技术，越来越受到各钢铁企业的重视，该技术的核心是实现连铸机的高拉速。而随着拉速的提高，保护渣的消耗量大幅下降，为了维持其消耗量，降低渣的粘度性能是一个行之有效的方法。选择合适的添加剂降低渣粘度性能则成为了一个重要的研究课题。 本文对
5、LiO等添加剂对高拉速连铸保护渣粘度及稳定性的影响规律，LiO、NaO、KO、F降低保护渣粘度作用的能力进行了实验研究，并分析了保护渣粘度特性的机理。2 研究几种添加剂对连铸保护渣粘度的影响目前普遍使用的能明显降低保护渣粘度的添加剂主要有 LiO、NaO、KO、F、BO 、MgO等，研究方案设计及试验结果如下：（1）LiO对保护渣粘度及稳定性的影响。试验结果示于图1图1 LiO含量对保护渣1300时粘度的影响Fig.1 Effect of LiO content on of mold flux at 1300图1表明，随着LiO含量的提高，保护渣粘度明显降低。在不含 LiO的渣中,加入 1%
6、LiO后粘度大幅度降低，如1300时的粘度降低了约50%,但随着 LiO含量的进一步增大，降低粘度的作用减弱，如当LiO从4%增至5%时,保护渣的1300粘度几乎不发生变化。LiO除具有强效降低粘度的作用外，LiO还具有稳定保护渣粘度的作用，降低保护渣粘度随温度变化的波动，使渣的“长渣”性增强，拐点温度降低。可见随着 LiO含量的提高，粘度曲线的拐点温度下降，使结晶器内保护渣能够在较大的温度范围具有良好的流动性，利于稳定操作，提高拉坯速度，改善铸坯质量。 液体保护渣吸收钢中的 AlO夹杂，使保护渣的化学成分发生变化，粘度也随之变化，图 2为不含LiO的保护渣AlO含量变化时粘度变化的试验结果。
7、图2 AlO含量对保护渣1300时粘度的影响 Fig2 Effect of AlOcontenton of mold powder at 1300由于AlO对保护渣高温粘度尤其是1300时粘度产生较大影响，使铝脱氧镇静钢连铸保护渣的设计比较困难，LiO的加入则解决了这一问题。LiO的加入消除了由于吸附AlO而带来的高温粘度的大幅度升高，使得粘度温度曲线更加平稳，拐点温度更低。（2）MgO对保护渣粘度的影响试验结果表明，MgO的提高，保护渣粘度降低，尤其低温粘度降低幅度更大，显示出极强的热稳定性。可见含一定量 MgO的保护渣，在结晶器气隙整个纵向高度范围内能够始终保持流动状态，且上、下部位保护渣
8、的润滑能力变化不大，便于稳定操作，均匀坯壳生长条件。在横向宽度范围内，具有流动能力的液渣厚度大且均匀，利于减小摩擦，提高拉速，满足耗量需求。碱土金属氧化物MgO，对保护渣粘度的影响比较复杂，因为一方面和 Na、K、Li等碱金属离子一样，能使硅氧负离子团解聚使粘度降低，但另一方面，它的电价数较大面半径又不大，因此,其离子势较Na、K、Li大,能夺取硅氧负离子团中的O来包围自己，导致硅氧负离子团聚合。如 2SiOSiO+被夺去的 O使网络结构复杂粘度增大。含 MgO保护渣试样粘度测试结果表明，MgO取代部分CaO保持(CaO+SiO)/CaO为定值，使保护渣高温粘度降低，低温粘度升高幅度不大，即在
9、较宽的温度范围内，保护渣粘度具有较高的稳定性，并达到了本研究加入 MgO降低渣的低温粘度的目的。这种现象是第一方面的原因占主导的结果。这是由于体系的温度降低，MgO很难夺取硅氧负离子团中的O，聚合作用难于奏效,可见引入适量的MgO能够起到降低，稳定保护渣粘度的作用。（3）高碱度下含有 LiO、BO保护渣的粘度影响的测试。 高碱度是保护渣获得强吸附夹杂能力的重要手段，但又不能由此带来保护渣熔化特性、粘度特性的恶化，因此尝试加入一定量的 LiO和BO，其粘度特性的测试结果表明，随着 BO的加入，保护渣的粘度降低，稳定性提高。（4）无F渣粘度的研究。通过向渣中添加一定量的LiO、BO，取消F，粘度测
10、试结果表明，由于添加了适量的 LiO、BO、不含F的保护渣，能够获得高速连铸保护渣需要的低粘度。（5）LiO、NaO、KO、F降低粘度作用的比较。虽然LiO、NaO、KO、F均具有降低粘度的作用 但作用能力存在着明显差别，尤其从适合高速连铸的角度来考虑，在常速连铸保护渣的基础上，等量增加四者的含量，保护渣粘度相差较大。图3表示了在LiO=0、KO =0、NaO =8%、F=10%的基础上各自增加2%后对保护渣1300粘度的影响。图 3表明，降低粘度作用的顺序为 LiONaOFKO 。LiO、NaO、KO等碱金属氧化物属网络外体，由于Na、K 、Li的电荷少、半径大，和O的作用力较小，在保护渣液
11、体结构中能提供非桥氧原子，使 O/Si增大，对渣的网络结构具有较强的破坏作用，使渣的粘度降低。但试验结果表明，虽然Na、K与 O结合力较Li的弱，能够更易提供非桥氧，但在加入等量的LiO、NaO、KO 后，只有LiO能够显著降低保护渣的粘度，而NaO、KO的作用却较小。究其原因，这可能是由于LiO、NaO、KO在液体保护渣熔体中对网络结构的发生不同的作用造成的。 图 3 LiO、NaO、KO、F降低保护渣粘度作用的比较Fig.3 Comparison of effect of LiO、NaO KO、 FOn reducing viscosity of mold powder由于 AlO的Al与
12、O结合成为(AlO)铝氧四面体，而加入的 NaO、KO，由于具有强于 LiO提供O 的能力，Na便与占据(AlO) 四面体中心的 Al结合在一起，其结果不但没有起到断网的作用，反而使熔渣网络加大。因此，消弱了降低粘度的作用。除了LiO、NaO、KO的断网作用不同外，还与 LiO的离子极化作用有关。Li属于非惰性气体型离子，对硅氧键的氧离子极化、变形、减弱硅氧键结合的作用大，容易在熔渣网络结构形成缺陷或不对称中心，因而导致粘度下降。在连铸保护渣中，当O/Si很低时，对粘度起主要作用的是硅氧四面体SiO间的键力，极化力最大的 Li减弱SiOSi键的作用最大，Na次之，K最小，故加入等量的 LiO、
13、NaO、KO降低粘度作用的顺序为 LiONaOKO。3 结论 （1）当LiO的含量在 1%5%的范围内，能显著地降低保护渣的粘度及提高其稳定性，LiO大于5%后，提高其加入量，降低粘度的作用减弱。 （2）在一定范围内，MgO、BO含量提高，保护渣粘度降低，稳定性提高。（3）添加适量的 LiO、BO、无 F 的保护渣，能够获得高速连铸保护渣需要的稳定性较高的低粘度特性。（4）连铸保护渣中 LiO、NaO、KO、F降低粘度的作用的强弱顺序为LiO NaO FKO。参考文献1 朱立光 唐国章 万爱珍 金山同.高速连铸保护渣粘度特性的研究.钢铁.2 段大福.高拉速用连铸保护渣研究现状.炼钢，2005，2（1）5357.3 章耿 刘承军.高拉速连铸保护渣的理化性能研究.炼钢，2002，6（3）：3538.
