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 ·545· 结晶行为及对渣膜传热特性的影响，为高铝钢保护 表2实验保护渣成分（质量分数） 渣的优化与设计提供参考. Table 2 Chemical composition of experimental mould fluxes 编号Ca0 Al203 SiO2 F- Mgo Na2O Li2O 1实验 1# 29 30 6 6.8 6 10 2 1.1实验渣系的设计 2 29 30 6 6.8 6 10 3 设计低SO2含量的非反应性渣系的前提是找 3# 29 30 6 6.8 6 10 出Si0,不与Al反应的临界SiO,含量.故实验用铝 4* 29 30 6 6.8 6 10 5 质量分数为1.2%的TRP钢与不同Si02含量的A、 1.2实验方法 B两组保护渣（成分见表1）在真空感应炉内进行 采用热丝法(single hot thermocouple technique, 液一液相反应，实验原料采用化学纯物质配制，Li,0 SHTT)构建非反应性保护渣的等温转变曲线 及Na,0分别以Li,CO3及Na,CO3代替.为避免坩 (temperature time transformation,TTT曲线)和连续 埚材质对结果的影响，实验采用Mg0坩埚，使用 Raytek红外测温枪将炉温稳定在1520℃左右.实 冷却转变曲线(continuous cooling transformation,CCT 验完毕后通过X射线荧光分析仪得到不同反应时 曲线)，并进行晶体析出的动力学分析，可了解实验 渣系晶体析出的孕育时间、结晶温度、临界冷却速度 间后终点渣中SO2的含量，如图1所示.由图1可 和结晶速率常数，对了解，O对非反应性渣系结晶 以看出：对于A组保护渣，SO2质量分数在钢渣反 性能的影响具有重要意义.TTT曲线和CCT曲线的 应前4min变化较大，从10%降低到6%，但4~ 热制度如图2所示.同时利用如图3所示渣膜热 12min的时间里Si02质量分数均保持在5%~6% 流模拟仪测试保护渣渣膜热流，并得到图4所示 之间：而对于B组保护渣，SO2质量分数始终保持 在6%左右.可见当渣中Si02质量分数低于6%时， 固态渣膜，利用游标卡尺测量渣膜宽面和窄面的厚 SiO,不与A1反应，即非反应性保护渣中SiO2质量 等温60s 分数应≤6%.此结果与日本专利W报道的适应高 1500 w80℃·%1 铝钢浇铸的低Si02含量非反应性保护渣中Si02质 甘标温度等温 量分数应限制在7%以下的结论相符.因此以表1 1000 中Si02质量分数为6%的保护渣为基础设计了如 15℃·s升温 定的冷却速度 表2所示1"~4"实验渣. 500 ..: 表1界面反应实验保护渣成分（质量分数） 一TTT曲线的热制度 Table 1 Chemical composition of mould fluxes in interfacial reaction ex- ·CCT曲线的热制度 perments % 渣系Ca0Al203Si02F-Mg0Na20i20 100 200 300 400 时间/s A 27 28 10 6.8 6 10 5 图2TTT和CCT曲线的热制度 B 29 30 6 6.8 6 10 5 Fig.2 Thermal cycle diagrams of TTT and CCT 15 冷却水入口测温 冷却水出口测温 10 MaS,炉 铜探头 保护渣A 蓝 高铝质炉管 固清膜 0 54 保护渣B 0-0 液清 00 0 4681012 石墨坩埚 反应时间/min 热电偶 图1保护渣Si02含量与反应时间的关系 Fig.I1 Relationship between SiO,content in mould fluxes and reac- 图3热流测试装置示意图 tion time Fig.3 Sketch map of the apparatus for test heat flux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 结晶行为及对渣膜传热特性的影响，为高铝钢保护 渣的优化与设计提供参考． 1 实验 1. 1 实验渣系的设计 设计低 SiO2 含量的非反应性渣系的前提是找 出 SiO2 不与 Al 反应的临界 SiO2 含量． 故实验用铝 质量分数为 1. 2% 的 TRIP 钢与不同 SiO2 含量的 A、 B 两组保护渣( 成分见表 1) 在真空感应炉内进行 液--液相反应，实验原料采用化学纯物质配制，Li2O 及 Na2O 分别以 Li2CO3 及 Na2CO3 代替． 为避免坩 埚材质对结果的影响，实验采 用 MgO 坩 埚，使 用 Raytek 红外测温枪将炉温稳定在 1 520 ℃ 左右． 实 验完毕后通过 X 射线荧光分析仪得到不同反应时 间后终点渣中 SiO2 的含量，如图 1 所示． 由图 1 可 以看出: 对于 A 组保护渣，SiO2 质量分数在钢渣反 应前 4 min 变 化 较 大，从 10% 降 低 到 6% ，但4 ～ 12 min的时间里 SiO2 质量分数均保持在 5% ～ 6% 之间; 而对于 B 组保护渣，SiO2 质量分数始终保持 在 6% 左右． 可见当渣中 SiO2 质量分数低于 6% 时， SiO2 不与 Al 反应，即非反应性保护渣中 SiO2 质量 分数应≤6% ． 此结果与日本专利［4］报道的适应高 铝钢浇铸的低 SiO2 含量非反应性保护渣中 SiO2 质 量分数应限制在 7% 以下的结论相符． 因此以表 1 中 SiO2 质量分数为 6% 的保护渣为基础设计了如 表 2所示 1# ～ 4# 实验渣． 表 1 界面反应实验保护渣成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of mould fluxes in interfacial reaction ex￾periments % 渣系 CaO Al2O3 SiO2 F － MgO Na2O Li2O A 27 28 10 6. 8 6 10 5 B 29 30 6 6. 8 6 10 5 图 1 保护渣 SiO2 含量与反应时间的关系 Fig． 1 Relationship between SiO2 content in mould fluxes and reac￾tion time 表 2 实验保护渣成分( 质量分数) Table 2 Chemical composition of experimental mould fluxes % 编号 CaO Al2O3 SiO2 F － MgO Na2O Li2O 1# 29 30 6 6. 8 6 10 2 2# 29 30 6 6. 8 6 10 3 3# 29 30 6 6. 8 6 10 4 4# 29 30 6 6. 8 6 10 5 1. 2 实验方法 采用热丝法( single hot thermocouple technique， SHTT) 构建非反应性保护渣的等温转变曲线 ( temperature time transformation，TTT 曲线) 和连续 冷却转变曲线( continuous cooling transformation，CCT 曲线) ，并进行晶体析出的动力学分析，可了解实验 渣系晶体析出的孕育时间、结晶温度、临界冷却速度 和结晶速率常数，对了解 Li2O 对非反应性渣系结晶 性能的影响具有重要意义． TTT 曲线和 CCT 曲线的 热制度如图 2 所示［5］． 同时利用如图 3 所示渣膜热 流模拟仪［6］测试保护渣渣膜热流，并得到图 4 所示 固态渣膜，利用游标卡尺测量渣膜宽面和窄面的厚 图 2 TTT 和 CCT 曲线的热制度 Fig． 2 Thermal cycle diagrams of TTT and CCT 图 3 热流测试装置示意图 Fig． 3 Sketch map of the apparatus for test heat flux ·545·