·156 工程科学学报，第38卷，增刊1 同渣系（理论组成：CaF,70%+Al,0,30%、CaF,60%+ 激冷层、中间层和内层习.激冷层没有明显的结晶组 AL,0,30%+Ca010%和CaF,40%+AL,0,35%+Ca0 织，能谱微区分析表明其由CaF,、AL,0,、Ca0和SiO,组 20%+Mg05%渣系)熔炼时所产生的渣皮.在治炼终 成，其组成与配制的炉渣成分接近：中间层分布有大量 了脱去结晶器时，依照结晶器位置选取渣样，如图1所 板条状AL,0,、3Ca0·AL,03晶体，亮白色CaF,夹杂其 示由下至上，依次进行3~5个部分取样.渣皮的编号 间：内层结晶组织也不明显，其组成表现为A山，0，含量 按照渣皮凝固的先后顺序，即从结晶器底部至顶部依 降低与Caf,含量较高. 次为1~5（或I~Ⅲ）. 2.2渣皮的元素含量分布 对取到的渣样利用矿相显微镜、扫描电子显微镜 用电镜一能谱仪对样品横断面进行线扫描，结果 和能谱分析、电子探针等进行成分和物相分析. 如图4所示.由结果可以看出三层结构的渣皮：1元 素在渣皮中间层分布最多：渣皮由外至内，1和0含 量是先增多后减少：F和Ca含量是呈先减小再增多的 自耗电极 趋势.这一现象说明对应三元渣成分是处于非共晶点 渣池 的区域，在中间层对应的凝固时间选分结晶得到发展， (Ⅲ)5 优先析出相应为A山，0，·两层结构的渣皮：渣皮由外至 皮凝固 内，Al和0含量逐渐增多，F和Ca含量逐渐减少. 该结果与渣皮组织结构分析结果一致，而与文献 8-10]的研究结果有些出入，可能是由激冷层厚度有 (Ⅱ)3 钢锭 些不够明显及返熔程度不同所致.对整个钢锭渣皮， 2 在下部表现为三层结构，上部表现为两层结构，而两层 结构与三层结构的急冷层和中间层的物相及化学组成 (I)1元 基本一致，依此推测，两层结构应是三层结构返熔造成 图1渣皮取样点位置示意图 的.电渣重熔开始阶段，结晶器温度低，熔池热量有 Fig.I Location diagram of slag sampling 限，渣皮返熔程度有限，形成的渣皮较厚.随着熔炼的 2渣皮分层现象分析 进行，熔池热量变得充裕，渣皮反熔比例加大，图2(a) 中渣皮内侧区域反熔后基本消失，便形成图2(b,c)的 2.1渣皮的组织形貌检测 渣皮结构 取样检测可以看出渣皮具有明显的分层现象.以 三元渣为例，可以清晰地观察到该渣皮有三层结构，也 3渣皮与渣池的关联性分析 有两层结构，如图2所示.渣皮下部较厚 激冷层是在渣池上升过程中，高温熔渣接触温差 扫描电镜JSM-6390和能谱仪对三元中渣皮物相 较大的结晶器壁时快速形成的，为近似玻璃态结构，可 进行分析如图3所示 以假定其成分应与对应时刻的渣池基本相同.因此， 对三层结构的渣皮，可以由外而内依次称为外侧 自下而上产生的渣皮激冷层成分也可以间接地反映不 (a) (b) (c) 1 mm I mm 1mm 图2三元渣皮试样断面宏观形貌（右侧为结品器侧）.(a)下部：(b)中部：(c)上部 Fig.2 Cross section macro-topography of a temary slag skull sample (the mold is on the right side of the slag skull):(a)bottom:(b)center:(c) top工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 同渣系( 理论组成: CaF2 70% + Al2O3 30% 、CaF2 60% + Al2O330% + CaO 10% 和 CaF2 40% + Al2O3 35% + CaO 20% + MgO5% 渣系) 熔炼时所产生的渣皮． 在冶炼终 了脱去结晶器时，依照结晶器位置选取渣样，如图 1 所 示由下至上，依次进行 3 ～ 5 个部分取样． 渣皮的编号 按照渣皮凝固的先后顺序，即从结晶器底部至顶部依 次为 1 ～ 5 ( 或 I ～ Ⅲ) ． 对取到的渣样利用矿相显微镜、扫描电子显微镜 和能谱分析、电子探针等进行成分和物相分析． 图 1 渣皮取样点位置示意图 Fig． 1 Location diagram of slag sampling 2 渣皮分层现象分析 2. 1 渣皮的组织形貌检测 取样检测可以看出渣皮具有明显的分层现象． 以 三元渣为例，可以清晰地观察到该渣皮有三层结构，也 有两层结构，如图 2 所示． 渣皮下部较厚． 图 2 三元渣皮试样断面宏观形貌( 右侧为结晶器侧) . ( a) 下部; ( b) 中部; ( c) 上部 Fig． 2 Cross section macro-topography of a ternary slag skull sample ( the mold is on the right side of the slag skull) : ( a) bottom; ( b) center; ( c) top 扫描电镜 JSM--6390 和能谱仪对三元中渣皮物相 进行分析如图 3 所示． 对三层结构的渣皮，可以由外而内依次称为外侧 激冷层、中间层和内层［3，5］． 激冷层没有明显的结晶组 织，能谱微区分析表明其由 CaF2、Al2O3、CaO 和 SiO2组 成，其组成与配制的炉渣成分接近; 中间层分布有大量 板条状 Al2 O3、3CaO·Al2 O3 晶体，亮白色 CaF2 夹杂其 间; 内层结晶组织也不明显，其组成表现为 Al2O3含量 降低与 CaF2含量较高． 2. 2 渣皮的元素含量分布 用电镜--能谱仪对样品横断面进行线扫描，结果 如图 4 所示． 由结果可以看出三层结构的渣皮: Al 元 素在渣皮中间层分布最多; 渣皮由外至内，Al 和 O 含 量是先增多后减少; F 和 Ca 含量是呈先减小再增多的 趋势． 这一现象说明对应三元渣成分是处于非共晶点 的区域，在中间层对应的凝固时间选分结晶得到发展， 优先析出相应为 Al2O3 ． 两层结构的渣皮: 渣皮由外至 内，Al 和 O 含量逐渐增多，F 和 Ca 含量逐渐减少． 该结果与渣皮组织结构分析结果一致，而与文献 ［8--10］的研究结果有些出入，可能是由激冷层厚度有 些不够明显及返熔程度不同所致． 对整个钢锭渣皮， 在下部表现为三层结构，上部表现为两层结构，而两层 结构与三层结构的急冷层和中间层的物相及化学组成 基本一致，依此推测，两层结构应是三层结构返熔造成 的． 电渣重熔开始阶段，结晶器温度低，熔池热量有 限，渣皮返熔程度有限，形成的渣皮较厚． 随着熔炼的 进行，熔池热量变得充裕，渣皮反熔比例加大，图 2( a) 中渣皮内侧区域反熔后基本消失，便形成图 2( b，c) 的 渣皮结构． 3 渣皮与渣池的关联性分析 激冷层是在渣池上升过程中，高温熔渣接触温差 较大的结晶器壁时快速形成的，为近似玻璃态结构，可 以假定其成分应与对应时刻的渣池基本相同． 因此， 自下而上产生的渣皮激冷层成分也可以间接地反映不 · 651 ·