第5期 王欢等：L,0对高铝钢保护渣结晶行为及渣膜传热的影响 ·547· 过程中析出的条件.另外，随着20含量的增加， 2%~5%范围内增加L20含量能够促进非反应性 临界冷却速度有增大的趋势，也证明了在质量分数 保护渣结晶. 1350 1400 (a 0.17℃…￥● 0.5ts 0.17℃g 1300 1300 2℃·g' 2℃g1●/ 1℃1 1250 3℃% e y 1200 1200 03℃·g1 ”4℃s1 5℃g 15℃·g 4℃s1 1100L 1150 10℃"s1 17℃s4 1100 1000 40 80 120 160 200 20 40 60 80 100 时间s 时间s 图7渣样CCT曲线.(a）wu20=2%:(b)wLu20=5% Fig.7 CCT diagrams of mould fluxes:(a)no =%(b)o=5% Johnson-Mehl-Avrami方程是用于描述等温结晶 线中表现为晶体孕育时间及结晶结束时间均较短 过程的动力学方程o 2.2Li,0对保护渣热流及渣膜结构的影响 Xg =1-exp (kt") (1) 为了避免高铝钢保护渣在浇铸过程中渣圈发展 In [In (1 -Xg)=nlnt +Ink (2) 严重而无法形成渣膜，需要控制其结晶性能，但若保 式(1)中，X.为结晶体积分数，k为结晶速率常数，n 护渣的结晶性能太弱，则渣膜难以实现其控制传热 为与成核的机理和晶粒生长方式相关的Avrami指 的作用，因此利用渣膜热流模拟仪进一步研究了 数，t为时间.在不考虑异相成核的情况下，n=生长 Lⅵ，0对非反应性保护渣渣膜热流的影响，其渣膜热 维数+1.将式(1)变形可得式(2)，通过作 流特征时间与渣膜热流密度如图9所示，并且测量 ln[-n(1-Xs)]-nt图可求得结晶速率常数和 了渣膜宽面与窄面的厚度（图10），利用扫描电子显 生长维数 微镜观察渣膜断面结构（图11）. 1"和4渣样1150℃时的ln[-ln(1-X)]- 1.2 28 lnt图如图8所示.1"渣样的指数n接近2，表明晶 26 体生长的方式为一维生长，主要为表面结晶：4"渣样 的指数n为3，表明晶体生长方式为二维，晶体的形 10叶 24 核较快.同时可看出4渣样的结晶速率常数大于1” 一■一最大热流 据0.9 一0一平均热流 渣样，表明当Li,0质量分数大于2%后，增加Li,0 一一特征时间 含量使非反应性保护渣的生长速率加快，在TTT曲 0.8 0 20 ● 0.7 3 4 618 n=3.0 i0质量分数/% k=7.41×104 -1 n=1.9 k=6.21×10 图9Li20对渣膜热流和特征时间的影响 -2 Fig.9 Effects of Li,O on the heat flux and characteristic time of the slag film 0 0w,0-2% ·0-5% 由图9可知，随着Li,0质量分数增加(1"→ 4"),特征时间、最大热流密度及平均热流密度均减 1.01.52.02.53.03.54.0 In(t/s) 小.渣膜热流特征时间是指铜探头从浸入液渣到形 成稳定气隙所需要的时间，时间的长短与保护渣的 图8Li20质量分数为2%和5%渣样ln[-n(1-X)]-nt图 结晶性能呈对应关系m,i,0在质量分数2%~ Fig.8 In [-In(1-Xg)]Int plots of mould fluxes containing 2% 5%的范围内具有促进保护渣结晶的作用，故渣膜与 and 5%Li20第 5 期 王 欢等: Li2O 对高铝钢保护渣结晶行为及渣膜传热的影响 过程中析出的条件． 另外，随着 Li2O 含量的增加， 临界冷却速度有增大的趋势，也证明了在质量分数 2% ～ 5% 范围内增加 Li2O 含量能够促进非反应性 保护渣结晶． 图 7 渣样 CCT 曲线． ( a) wLi 2O = 2% ; ( b) wLi 2O = 5% Fig． 7 CCT diagrams of mould fluxes: ( a) wLi 2O = 2% ; ( b) wLi 2O = 5% Johnson-Mehl-Avrami 方程是用于描述等温结晶 过程的动力学方程［10］， XR = 1 － exp( － kt n ) ( 1) ln［－ ln( 1 － XR) ］= nlnt + lnk ( 2) 式( 1) 中，XR为结晶体积分数，k 为结晶速率常数，n 为与成核的机理和晶粒生长方式相关的 Avrami 指 数，t 为时间． 在不考虑异相成核的情况下，n = 生长 维数 + 1． 将 式 ( 1 ) 变 形 可 得 式 ( 2 ) ，通 过 作 ln［－ ln( 1 － XR) ］ － lnt 图可求得结晶速率常数和 生长维数． 图 8 Li2O 质量分数为 2% 和 5% 渣样 ln［－ ln( 1 － XR) ］－ lnt 图 Fig． 8 ln［－ ln( 1 － XR) ］－ lnt plots of mould fluxes containing 2% and 5% Li2O 1# 和 4# 渣样 1 150 ℃ 时的 ln［－ ln( 1 － XR) ］－ lnt 图如图 8 所示． 1# 渣样的指数 n 接近 2，表明晶 体生长的方式为一维生长，主要为表面结晶; 4# 渣样 的指数 n 为 3，表明晶体生长方式为二维，晶体的形 核较快． 同时可看出 4# 渣样的结晶速率常数大于 1# 渣样，表明当 Li2O 质量分数大于 2% 后，增加 Li2O 含量使非反应性保护渣的生长速率加快，在 TTT 曲 线中表现为晶体孕育时间及结晶结束时间均较短． 2. 2 Li2O 对保护渣热流及渣膜结构的影响 为了避免高铝钢保护渣在浇铸过程中渣圈发展 严重而无法形成渣膜，需要控制其结晶性能，但若保 护渣的结晶性能太弱，则渣膜难以实现其控制传热 的作用，因此利用渣膜热流模拟仪进一步研究了 Li2O 对非反应性保护渣渣膜热流的影响，其渣膜热 流特征时间与渣膜热流密度如图 9 所示，并且测量 了渣膜宽面与窄面的厚度( 图 10) ，利用扫描电子显 微镜观察渣膜断面结构( 图 11) ． 图 9 Li2O 对渣膜热流和特征时间的影响 Fig． 9 Effects of Li2O on the heat flux and characteristic time of the slag film 由图 9 可知，随着 Li2O 质量分数增加( 1# → 4# ) ，特征时间、最大热流密度及平均热流密度均减 小． 渣膜热流特征时间是指铜探头从浸入液渣到形 成稳定气隙所需要的时间，时间的长短与保护渣的 结晶性能呈对应关系［11］，Li2O 在质量分数 2% ～ 5% 的范围内具有促进保护渣结晶的作用，故渣膜与 ·547·