DOL:10.13374/h.issn1001-053x.2011.05.018 第33卷第5期 北京科技大学学报 Vol.33 No.5 2011年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2011 Li,O对高铝钢保护渣结晶行为及渣膜传热的影响 王 欢区唐萍文光华于雄 重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044 ☒通信作者，E-mail:wanghuan_h@126.com 摘要设计了非反应性保护渣，利用热丝法和渣膜热流模拟仪研究了0含量对其结晶行为和渣膜传热特性的影响.结 果表明：在小于2%的范围内增加L,0的质量分数可减弱非反应性保护渣的结晶性能：而在2%~5%范围内增加0的质 量分数，则渣系晶体析出孕育时间缩短，结晶温度升高，临界冷却速度增大，结晶速率常数增大，即促进了非反应性渣系的结 晶.同时发现，在2%~5%范围内增加L,0的质量分数，非反应性保护渣的最大热流密度、平均热流密度及特征时间均减小. 关键词连铸：保护渣：氧化锂：结晶：凝固：传热 分类号T℉777.1 Effects of Li,O on the crystallization and heat transfer of mould fluxes for high Al steel WANG Huan☒，TANG Ping,WEN Guang-hua,YU Xiong College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China Corresponding author,E-mail:wanghuan_h@126.com ABSTRACT Non-reactive mould fluxes were designed,and the effects of Li,O on the crystallization and heat transfer of the fluxes were investigated by using the single hot thermocouple technique (SHTT)and a heat-flux simulator.The results show that increasing the LiO content which is less than 2%can weaken the crystallization property of the fluxes.Whereas,when the Li2O content increases from 2%to 5%,the crystallization temperature,critical cooling rate and crystallization rate constant enhance,but the incubation time of the slag system decreases,indicating that LiO improves the crystallization of the fluxes in this range.It is also found that the maxi- mum heat flux density,average heat flux density and characteristic time of the fluxes reduce with the increase of Li,O content within the range of 2%to 5%. KEY WORDS continuous casting:mould fluxes:lithium oxide:crystallization:solidification:heat transfer 铝作为合金元素加入钢中形成的铝质量分数大 发展严重，阻碍液渣流入结晶器与铸坯间缝隙，难以 于0.5%的高铝钢（如含铝TRIP钢、无磁钢和电工 形成控制润滑及传热所必需的渣膜.目前国内外均 钢)具有特殊性能，但铝的加入也给高铝钢的浇铸 采用低碱度保护渣来避免渣圈的形成：但低碱度保 工艺带来极大的挑战.高铝钢钢液中的铝易与保护 护渣又会因连铸初期渣膜传热过快，导致前两块铸 渣中的Si0,发生氧化还原反应，使保护渣中A山，03 坯易出现表面纵裂纹.Omoto等回采用加入Li,0抑 含量快速增加，同时碱度(0co/0s0,)急剧增大.碱 制保护渣结晶的方法来避免高铝电工钢（心[，= 度的增大，导致保护渣析晶温度升高，晶体孕育时间 0.8%~1.2%)浇铸中渣圈严重的问题，获得了良 缩短，使保护渣在浇铸过程中快速呈现出短渣性质： 好的预期效果.Street等回指出解决高铝钢连铸困 同时保护渣中A山，03含量的快速增大促使钙铝黄长 难的根本方法是采用“非反应性保护渣”来避免保 石等高熔点物质生成，也会造成熔渣析晶温度升 护渣与钢液发生反应.因此本文设计了低S02含 高Ⅲ，两种因素共同作用使高铝钢浇铸过程中渣圈 量的非反应性渣系，并在此基础上研究L,0对渣系 收稿日期：2010-06-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.50874125)第 33 卷 第 5 期 2011 年 5 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 5 May 2011 Li2 O 对高铝钢保护渣结晶行为及渣膜传热的影响 王 欢 唐 萍 文光华 于 雄 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044 通信作者，E-mail: wanghuan_h@ 126． com 摘 要 设计了非反应性保护渣，利用热丝法和渣膜热流模拟仪研究了 Li2O 含量对其结晶行为和渣膜传热特性的影响． 结 果表明: 在小于 2% 的范围内增加 Li2O 的质量分数可减弱非反应性保护渣的结晶性能; 而在 2% ～ 5% 范围内增加 Li2O 的质 量分数，则渣系晶体析出孕育时间缩短，结晶温度升高，临界冷却速度增大，结晶速率常数增大，即促进了非反应性渣系的结 晶． 同时发现，在 2% ～ 5% 范围内增加 Li2O 的质量分数，非反应性保护渣的最大热流密度、平均热流密度及特征时间均减小． 关键词 连铸; 保护渣; 氧化锂; 结晶; 凝固; 传热 分类号 TF777. 1 Effects of Li2O on the crystallization and heat transfer of mould fluxes for high Al steel WANG Huan ，TANG Ping，WEN Guang-hua，YU Xiong College of Materials Science and Engineering，Chongqing University，Chongqing 400044，China Corresponding author，E-mail: wanghuan_h@ 126． com ABSTRACT Non-reactive mould fluxes were designed，and the effects of Li2O on the crystallization and heat transfer of the fluxes were investigated by using the single hot thermocouple technique ( SHTT) and a heat-flux simulator． The results show that increasing the Li2O content which is less than 2% can weaken the crystallization property of the fluxes． Whereas，when the Li2O content increases from 2% to 5% ，the crystallization temperature，critical cooling rate and crystallization rate constant enhance，but the incubation time of the slag system decreases，indicating that Li2O improves the crystallization of the fluxes in this range． It is also found that the maxi￾mum heat flux density，average heat flux density and characteristic time of the fluxes reduce with the increase of Li2O content within the range of 2% to 5% ． KEY WORDS continuous casting; mould fluxes; lithium oxide; crystallization; solidification; heat transfer 收稿日期: 2010--06--25 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( No． 50874125) 铝作为合金元素加入钢中形成的铝质量分数大 于 0. 5% 的高铝钢( 如含铝 TRIP 钢、无磁钢和电工 钢) 具有特殊性能，但铝的加入也给高铝钢的浇铸 工艺带来极大的挑战． 高铝钢钢液中的铝易与保护 渣中的 SiO2 发生氧化还原反应，使保护渣中 Al2O3 含量快速增加，同时碱度( wCaO /wSiO2 ) 急剧增大． 碱 度的增大，导致保护渣析晶温度升高，晶体孕育时间 缩短，使保护渣在浇铸过程中快速呈现出短渣性质; 同时保护渣中 Al2O3 含量的快速增大促使钙铝黄长 石等高熔点物质生成，也会造成熔渣析晶温度升 高［1］，两种因素共同作用使高铝钢浇铸过程中渣圈 发展严重，阻碍液渣流入结晶器与铸坯间缝隙，难以 形成控制润滑及传热所必需的渣膜． 目前国内外均 采用低碱度保护渣来避免渣圈的形成; 但低碱度保 护渣又会因连铸初期渣膜传热过快，导致前两块铸 坯易出现表面纵裂纹． Omoto 等［2］采用加入 Li2O 抑 制保护渣结晶的方法来避免高铝电工钢( w［Al］ = 0. 8% ～ 1. 2% ) 浇铸中渣圈严重的问题，获得了良 好的预期效果． Street 等［3］指出解决高铝钢连铸困 难的根本方法是采用“非反应性保护渣”来避免保 护渣与钢液发生反应． 因此本文设计了低 SiO2 含 量的非反应性渣系，并在此基础上研究 Li2O 对渣系 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.018