结晶器保护渣渣膜传热表征方法及传热性能研究

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保护渣是连铸过程中使用的一种关键性的功能材料，其对铸坯向结晶器的传热具有很重要的控制作用。通过调整保护渣的化学成分来改变保护渣的传热特性，从而减少裂纹敏感性钢种的纵裂纹被证实十分有效。但是由于目前对保护渣传热性能的测试方法不完善，导致了对保护渣传热性能的研究不够系统。结晶器渣膜热流模拟仪综合考虑了液渣的传热、固态渣膜的传热、以及固态渣膜与模拟铜结晶器之间的界面传热这一综合传热现象，同时具有方便、可靠、测试费用低的优点，具有被广泛应用的前景，然而其结晶器保护渣渣膜传热的表征方法没有实现完善的建立。
　　本文利用现场获取渣膜与热流模拟仪获得的渣膜进行对比研究得出：模拟仪45s获得渣膜与实际结晶器弯月面附近45s的渣膜结构相近，而且45s时刻以后的热流密度变化缓慢，从而确定了模拟仪的渣膜热流测试结束的时间及取渣膜时间为45s。通过分析热流密度随时间变化的特征曲线，建立了基于模拟仪的表征方法，表征参数分别为：①最大热流密度表征液态保护渣的传热；②稳定气隙形成时间表征保护渣在弯月面传热热流降低的速度；③t1-t2之间的平均热流密度反映保护渣在弯月面区域的传热能力；④t2-45s表征气隙稳定形成后渣膜的传热能力；⑤t1-45s表征保护渣总的传热能力，这对应于生产实际现场反映的传热热流数据。并通过对比分析同一机型生产实际应用的中碳钢（MC）和低碳钢（LC）保护渣的测试参数，验证了表征方法的合理性。
　　在建立了基于模拟仪的保护渣渣膜传热表征方法的基础上，研究了保护渣化学成分（R、CaF2、Na2O、Al2O3、MgO、Li2O、MnO、以及用NaF代替CaF2提供F-，并代替Na2O提供Na+）对保护渣渣膜结构和传热性能的影响，获得了本渣系条件下的碱度及化学成分对保护渣稳定气隙形成时间、各类热流密度的影响规律。也由此得出：稳定气隙形成时间与渣膜厚度和结晶率相关，渣膜厚度越厚或者结晶率越高越有利于在弯月面区域形成稳定气隙，即有利于在弯月面传热热流降低速度的提高，渣膜厚度的影响高于结晶率的影响；影响各类热流密度最主要因素为渣膜厚度和结晶率，其中渣膜厚度的影响高于结晶率的影响；影响渣膜厚度的主要因素为熔点和粘度，其次为结晶能力，熔点越低、粘度越低越倾向于形成薄的渣膜，结晶能力提高促进渣膜厚度的增加。
　　本文还研究保护渣物理性能（熔点和粘度）对其渣膜结构以及传热性能的影响，研究表明：①增加保护渣的熔点和粘度都有利于减小保护渣的传热能力，这是由于熔点和粘度的增加会导致渣膜厚度增加，②熔点对结晶率没有明显的影响规律，增加粘度有降低结晶率的趋势。

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作者
杨波;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科冶金工程
授予学位硕士
导师姓名唐萍;
年度 2011
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类连续铸钢、近终形铸造;
关键词
结晶器保护渣; 渣膜结构; 传热性能; 连铸过程; 结晶能力;

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