变温过程渣钢界面张力的演变行为

发布时间：2020-07-05 11:09

【摘要】：结晶器内的渣钢界面张力对于卷渣行为、弯月面形状及振痕的产生行为和结晶器保护渣的流入行为均具有重要影响,进而影响连铸坯的洁净度和表面质量。结晶器内渣钢界面存在连续的温度变化,研究温度变化过程中渣钢界面的演变规律,对于进一步解析结晶器内渣钢界面的复杂冶金行为进而指导连铸工艺参数的优化和提高铸坯质量具有重要意义。本研究首先依据静滴法表面张力测定原理,结合了图像处理技术,采用液滴轮廓拟合技术开发了静滴法表面张力计算程序,并通过实验进行了验证,结果表明,所开发的程序计算精度较高,运行稳定可靠。应用所开发的表面张力计算程序,测定了典型商品钢种及其对应的结晶器保护渣的表面张力。结果表明,在液相线温度以上,Q235B钢和SPHC钢表面张力随着温度的升高而增大,X70钢、Q195L钢及DQ2J钢表面张力随着温度升高而减小;其中Q235B钢、SPHC钢、X70钢和Q195L钢的表面张力变化幅度较小,分别为100mN·m-1、133mN·m-1、81mN·m-1和39mN·m-1,而DQ2J钢表面张力变化幅度较大,为1350mN·m-1;在液固相线温度之间,钢的表面张力随温度的降低呈现不同程度的减小趋势。随着温度的升高,各结晶器保护渣的表面张力均呈现逐渐减小的趋势,在1100～1400℃内,表面张力变化幅度在100～200mN·m-1之间。在渣钢表面张力测定结果的基础上,根据结晶器保护渣化学成分估算了渣钢界面张力系数,计算了渣钢界面张力。结果表明,由于钢的表面张力显著高于其对应结晶器保护渣,渣钢界面张力主要决定于钢的表面张力,且其随温度的变化趋势与钢表面张力的变化趋势一致,但其变化幅度有所减小。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF703
【图文】：

示意图,板坯连铸,结晶器,冶金

约了成材率和经济效益的提高。结晶器是连铸坯的初始凝固区域，非金属相一旦进入钢逡逑水再次去除的机率很低，将以夹杂的形式永久存在于钢中，特别是浇铸过程中卷入的结逡逑晶器保护渣成为钢中大颗粒非金属夹杂物的重要来源之一。图１．１为浇铸过程中板坯连铸逡逑结晶器内的冶金现象示意图。在浇铸过程中，结晶器保护渣在钢水热量的作用下熔化并逡逑在钢水液面上形成液渣层，一方面，液渣层可起到防止钢水氧化和增氮的作用，另一方逡逑面，熔融保护渣流入凝固坯壳与结晶器壁间的空隙，可以起到润滑和控制传热的作用，逡逑有利于连铸还表面质量的均匀稳定。逡逑虽然结晶器保护渣在连铸中起到重要作用，但也可能成为了钢中大颗粒夹杂物的来逡逑源。结晶器卷渣主要发生于结晶器上部渣金界面处，与结晶器保护渣的黏度、表面张力逡逑及渣金界面性质密切相关。结晶器卷渣可分为剪切卷渣、漩涡卷渣和气泡卷＇渣三种形式，逡逑对于剪切卷渣和漩涡卷渣，保护渣黏度越大，其抗剪切能力越强，卷渣越不易发生；保逡逑护渣表面张力越小

表面张力,铁液,氧含量,铁基合金

铁的表面张力会随着铁中氧含量的增加而减少，这主要是由于铁液中氧的表面活性作用逡逑所致的，当氧含量为０．１５％时，表面张力大约为ＱＳＯｍＮＭｉｒ１；对于铁基合金来说，Ｓ和逡逑０在铁液中活性很大，对表面张力有着显著的影响，如图２．１和２．２所示。逡逑１邋Ｈａｌｄｅｎ邋ａｎｄＫｉｎｇｅｒｙ，２＞１５７０°Ｃ逡逑２000邋－逦２．邋Ｅｓｈｅ邋ａｎｄ邋Ｐｅｔｅｒ１％邋５邋５０。Ｃ逦－逡逑，逦３．邋Ｒｏｐｅｒ邋ａｎｄ邋Ｋｏｎｏｖａｌｏｖ２，逡逑Ｋｏｚａｋｅｖｉｔｃｈ邋ａｎｄ邋Ｕｒｂａｉｒｌ＾１５５0°Ｃ逡逑？ｙ邋１８００逦ＳＭｕｋａｉ．Ｋｏｔｏ邋ａｎｄ邋Ｓａｋａｃ＾，１５５０°Ｃ逡逑ｖｖ．＼逦６邋Ｆｉｌｉｐｐｏｖ邋ａｎｄＧｏｎｃｈｏｒｅｎｋｏ／，２）逡逑？Ｓ逦７Ｍｕｒａｒｋａ．Ｌｕ逦ａｎｄＨａｍｉｅｌｅｄ９＞ｔＳ６ＣＭ６Ａ５＊Ｃ＿逡逑＾逦８．Ｋａｓａｍ件ＭｃＬｅｍＭｉｌｂｒ．Ｍｏｒｉｔａ逦ａｎｄ逡逑ｃ逦ｗａｒ＜ｆ＜％00ｆｃ逡逑９逦１４００－逦？Ｏｇｉｎ0，Ｎ0ｇｊ邋ａｎｄ邋Ｋｏｓｈｉｄｄｎ６００°Ｃ逦－逡逑Ｓ逦－0－Ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｗｏｒｋ邋１５８Ｄ°Ｃ逡逑■§１０００．逦？逡逑⑴逦逦－－－逦３＇＂％＝５＾－逡逑８０0ｌ逦１逦１逦１逦ｌ＿逦１逦１逦１逦１—逡逑０逦００２逦００厶邋０．０６逦００８逦０１０逦Ｑ１２邋ＱＵ邋０．１６逡逑Ｏｘｙｇｅｎ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｉｒｏｎ邋（ｗｔ．％）逡逑图２．１氧对表面张力的影响逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ邋ｏｆ邋ｏｘｙｇｅｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｔｅｎｓｉｏｎ

【参考文献】