爐渣冶金性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、爐渣冶金性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告 院 系: 冶金與資源學(xué)院 班 級(jí)： 冶105 指導(dǎo)老師： 組 長： 組 員： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn): 安徽工業(yè)大學(xué)爐渣冶金性能測(cè)試文獻(xiàn)綜述1目前連鑄保護(hù)渣的狀況1. 1國外狀況 鑒于連鑄保護(hù)渣技術(shù)在現(xiàn)代連鑄技術(shù)中的重要地位, 工業(yè)發(fā)達(dá)國家將連鑄保護(hù)渣技術(shù)列入高科技范疇, 各研究所、 高等院校和企業(yè)都投入大量人力、 物力進(jìn)行開發(fā)研究。歐洲煤鋼聯(lián)在 20 世紀(jì)80 年代末、 90 年代初投入大量資金對(duì)保護(hù)渣原材料、 基本組成及特性、 在連鑄過程中的行為作用和連鑄保護(hù)渣工業(yè)化生產(chǎn)等 17 個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)研究, 取得了很好效果, 促進(jìn)了連鑄技術(shù)的發(fā)展;美國材料協(xié)會(huì)從 1996 年開始研

2、究和建立連鑄保護(hù)渣生產(chǎn)和使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 大大促進(jìn)了保護(hù)渣技術(shù)的發(fā)展; 日本和韓國除了進(jìn)行大量保護(hù)渣基礎(chǔ)理論研究外, 還不斷開發(fā)連鑄保護(hù)渣生產(chǎn)的在線檢測(cè)和控制技術(shù)。這些研究和開發(fā)一方面形成了連鑄保護(hù)渣的產(chǎn)業(yè)( 如英國 Foseco、 德國 Metal-lurgica 和 Stollberg、 韓國 Stollburg、 日本板田和品川等一批生產(chǎn)工藝先進(jìn)、 開發(fā)能力較強(qiáng)的連鑄保護(hù)渣專業(yè)化生產(chǎn)廠) , 另一方面大大促進(jìn)了保護(hù)渣理論的深化和提高。 總之, 國外主要進(jìn)行了三方面的工作: ( 1) 進(jìn)行保護(hù)渣基礎(chǔ)理論研究, 其目的是開發(fā)出適合各種連鑄品種和工藝要求的保護(hù)渣; ( 2) 采用了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)

3、及專家系統(tǒng), 進(jìn)行結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣熔化特性模擬及保護(hù)渣成分設(shè)計(jì); ( 3) 建造先進(jìn)的保護(hù)渣生產(chǎn)廠, 生產(chǎn)性能穩(wěn)定和高質(zhì)量的保護(hù)渣, 并使之商品化, 我國各鋼廠進(jìn)口的保護(hù)渣多數(shù)從這些廠購進(jìn)。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)做到連鑄保護(hù)渣系列化、 商品化。1. 2國內(nèi)狀況 我國連鑄保護(hù)渣自 1972 年開始研制, 至今已有 30多年的歷史, 已經(jīng)具有研究開發(fā)保護(hù)渣的能力, 并建成了一批保護(hù)渣生產(chǎn)廠。 除了個(gè)別品種的保護(hù)渣需從國外進(jìn)口外, 國產(chǎn)保護(hù)渣基本上能滿足目前國內(nèi)連鑄生產(chǎn)的需要, 而且在保護(hù)渣基礎(chǔ)理論研 究方面 有所創(chuàng) 新。如 為解 決高 鋁鋼、1Cr18Ni9Ti 等高合金鋼連鑄中出現(xiàn)的保護(hù)渣吸收夾雜物

4、和潤浸的矛盾, 提出了高堿性、 高玻璃化保護(hù)渣的理論, 并應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中, 收到良好效果。我國現(xiàn)有連鑄保護(hù)渣生產(chǎn)廠近 30 家( 初略統(tǒng)計(jì)) 。國內(nèi)許多鋼廠都有自己的保護(hù)渣生產(chǎn)廠, 如鞍鋼、 武鋼、 寶鋼、 攀鋼、 本鋼、 濟(jì)鋼、 邯鋼等, 研制及生產(chǎn)連鑄保護(hù)渣, 以滿足本企業(yè)生產(chǎn)的特殊性和靈活性, 適應(yīng)鋼材市場的多樣性要求。 連鑄保護(hù)渣之所以受到如此重視, 一是因?yàn)檫B鑄生產(chǎn)對(duì)保護(hù)渣的使用性能要求很高, 不同的鋼種、 不同的機(jī)型要使用不同性能的保護(hù)渣; 二是因?yàn)檫B鑄保護(hù)渣對(duì)連鑄生產(chǎn)順行和鑄坯表面質(zhì)量的提高起著關(guān)鍵作用。目前我國應(yīng)用的保護(hù)渣主要是預(yù)熔型保護(hù)渣, 外形以霧化空心顆粒為主, 國內(nèi)板

5、坯鑄機(jī)大部分采用這種渣型。還有部分實(shí)心顆粒渣和粉狀渣在使用, 但大多用在方坯鑄機(jī)上。我國在連鑄保護(hù)渣技術(shù)方面雖然取得一些進(jìn)步, 但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距, 存在著許多亟待解決的問題。 ( 1) 保護(hù)渣開發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)人員不足無論是保護(hù)渣開發(fā)人員, 還是生產(chǎn)廠及鋼廠的保護(hù)渣技術(shù)人員都很缺乏, 有些保護(hù)渣生產(chǎn)廠根本沒有開發(fā)能力, 僅靠模仿和購買保護(hù)渣配方維持生產(chǎn), 跟不上連鑄工藝及品種的變化, 影響了連鑄的發(fā)展。20 世紀(jì) 90 年代初期, 我國連鑄品種極為單調(diào), 連鑄坯產(chǎn)量不高, 保護(hù)渣品種也不多, 所以矛盾不突出。而現(xiàn)今, 由于連鑄品種的擴(kuò)大、 連鑄比的提高以及對(duì)鑄坯質(zhì)量的高要求,

6、一般鋼廠都需要 47 種保護(hù)渣, 較大的鋼廠則需要 10 余種保護(hù)渣。 許多鋼廠由于缺乏保護(hù)渣方面的技術(shù)人員,造成連鑄保護(hù)渣選擇不當(dāng)或使用不當(dāng), 引起連鑄工藝不順、 事故不斷及鑄坯質(zhì)量差等問題, 甚至由于保護(hù)渣的問題使一些品種不能及時(shí)投產(chǎn)。( 2) 保護(hù)渣的檢測(cè)手段缺乏目前國內(nèi)保護(hù)渣生產(chǎn)廠普遍缺乏必備的檢測(cè)手段, 有些生產(chǎn)廠連最基本的熔點(diǎn)、 粘度和化學(xué)成分等都不能檢測(cè), 全靠經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn), 造成保護(hù)渣的穩(wěn)定性差, 給連鑄生產(chǎn)帶來很多困難。( 3) 連鑄保護(hù)渣研究工作比較薄弱目前我國從事保護(hù)渣基礎(chǔ)研究的單位不多,保護(hù)渣生產(chǎn)廠基礎(chǔ)研究缺少技術(shù)人員和資金的支持。 特別是合金鋼連鑄保護(hù)渣的研制生產(chǎn)難度大,

7、需求量少, 開發(fā)研究工作明顯不足。2連鑄保護(hù)渣的發(fā)展方向 隨著世界連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展, 國外在保護(hù)渣的研究方面, 采用了很多先進(jìn)手段, 如: 熱態(tài)模擬、 計(jì)算機(jī)仿真、 微型連鑄等, 使保護(hù)渣的產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高。 ( 1) 普遍向適應(yīng)大斷面、 高拉速的保護(hù)渣品種發(fā)展。提高連鑄拉坯速度可在不增加大量投資的情況下, 大幅度提高生產(chǎn)效率。在國外, 滿足大板坯高于 2m/ min 以上拉速和薄板坯 36m/ min拉速的新型保護(hù)渣品種已成功投入使用。 ( 2) 向低氟少鈉等環(huán)保功能型的保護(hù)渣品種發(fā)展。 氟的化合物絕大多數(shù)有毒, 保護(hù)渣在熔化過程中, 一部分以氣體形式揮發(fā), 一部分以“ 渣衣” 形式進(jìn)入

8、二冷水和軋鋼系統(tǒng), 污染空氣和水源, 破壞臭氧層, 腐蝕設(shè)備, 并對(duì)人體造成傷害。 ( 3) 保護(hù)渣在品種上, 追求相同或近似條件下, 盡可能采用通用型保護(hù)渣, 以利于生產(chǎn)組織和質(zhì)量的穩(wěn)定。但在特定條件下, 針對(duì)性加強(qiáng)。國外對(duì)于同機(jī)型保護(hù)渣品種的使用更加細(xì)化, 鋼種的針對(duì)性更強(qiáng), 低、 中、 高碳鋼, 低碳含鋁鋼, 低合金鋼等都采用不同品種保護(hù)渣; 而國內(nèi)區(qū)分不細(xì), 使用方法有欠科學(xué), 不利于長遠(yuǎn)質(zhì)量水平的提高, 生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)渣性能惡化現(xiàn)象, 還有可能造成生產(chǎn)事故。3保護(hù)渣的熔化特性和使用性能3. 1保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)的熔化特性保護(hù)渣熔化過程示意圖見圖 1 1。從圖 1 可見, 保護(hù)渣在熔

9、化時(shí)由 4 層組成, 分別是固態(tài)渣層、 燒結(jié)層、 半熔化層和液態(tài)渣層。如果將半熔化層和液態(tài)渣層之間的富碳層算在內(nèi), 也可以說在熔化時(shí)由 5 層組成。 無論是粉渣還是顆粒渣, 都是由這 4 層或 5 層組成。結(jié)晶器與坯殼間的渣膜由固態(tài)渣膜和液態(tài)渣膜組成。固態(tài)渣膜又由玻璃質(zhì)膜和晶體質(zhì)膜組成。固態(tài)渣膜對(duì)傳熱有影響。3. 2連鑄保護(hù)渣的性能 保護(hù)渣在凝固時(shí)的性能包括粘度G1300、 凝固溫度Ts 和結(jié)晶溫度Tc, 三者合理搭配保證鑄坯的潤滑并調(diào)節(jié)從鑄坯傳往結(jié)晶器的熱流。潤滑情況與液渣滲入結(jié)晶器與坯殼間的多少和滲入的均勻性有關(guān)。 生產(chǎn)過程中, 高碳鋼( C > 0. 4%) 板坯容易粘結(jié), 粘結(jié)與

10、潤滑不良有關(guān)。 高碳鋼保護(hù)渣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)注重在保證潤滑上。 降低 Ts對(duì)保證潤滑有利。降低 CaO/ SiO2, 減少氟含量, 提高 B2O3 都有利于降低Ts 2。高碳鋼容易粘結(jié)與初始生成的坯殼凝固收縮小有關(guān), 含碳量對(duì)坯殼有效厚度的影響見圖 2 3; 低中碳鋼尤其是中碳鋼( 即包晶鋼板坯容易產(chǎn)生表面裂紋, 特別是高拉速時(shí)。 低中碳鋼容易產(chǎn)生表面裂紋, 與高溫時(shí)DC的相變收縮大有關(guān)。 為了消除表面裂紋, 低中碳鋼保護(hù)渣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)放在控制從鑄坯傳往結(jié)晶器的熱流上。4如何選擇使用和評(píng)價(jià)保護(hù)渣4. 1保護(hù)渣對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響保護(hù)渣選用適當(dāng)與否, 對(duì)連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量將產(chǎn)生重要影響。保護(hù)渣對(duì)鑄坯質(zhì)量

11、的影響主要發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi), 其中又以表面質(zhì)量為甚。 保護(hù)渣的選用對(duì)連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量的影響主要有: ( 1) 粘結(jié)性漏鋼。生產(chǎn)實(shí)踐表明, 由于保護(hù)渣不良引起的粘結(jié)是板坯和大方坯連鑄漏鋼的主要原因。 保護(hù)渣的熔化溫度偏高或熔化速度偏低, 會(huì)導(dǎo)致液渣層過薄, 從而造成漏鋼。 ( 2) 表面縱向熱裂紋。該缺陷發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi), 是由于結(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼厚度不均勻, 張應(yīng)力集中在某一薄弱部位造成的。在設(shè)備條件和操作因素不變的條件下, 保護(hù)渣熔化特性選用不當(dāng),液渣層厚薄不一, 造成渣膜厚度不均, 使局部坯殼變薄產(chǎn)生縱裂?？v裂產(chǎn)生與熔渣粘度和拉坯速度有關(guān), 連鑄板坯時(shí), G·T值應(yīng)控制在 0. 2

12、0. 35Pa4如何選擇使用和評(píng)價(jià)保護(hù)渣4.2保護(hù)渣對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響 保護(hù)渣選用適當(dāng)與否, 對(duì)連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量將產(chǎn)生重要影響。保護(hù)渣對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響主要發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi), 其中又以表面質(zhì)量為甚。 保護(hù)渣的選用對(duì)連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量的影響主要有: ( 1) 粘結(jié)性漏鋼。生產(chǎn)實(shí)踐表明, 由于保護(hù)渣不良引起的粘結(jié)是板坯和大方坯連鑄漏鋼的主要原因。 保護(hù)渣的熔化溫度偏高或熔化速度偏低, 會(huì)導(dǎo)致液渣層過薄, 從而造成漏鋼。 ( 2) 表面縱向熱裂紋。該缺陷發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi), 是由于結(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼厚度不均勻, 張應(yīng)力集中在某一薄弱部位造成的。在設(shè)備條件和操作因素不變的條件下, 保護(hù)渣熔化特性選用不當(dāng),液渣

13、層厚薄不一, 造成渣膜厚度不均, 使局部坯殼變薄產(chǎn)生縱裂?？v裂產(chǎn)生與熔渣粘度和拉坯速度有關(guān), 連鑄板坯時(shí), G·T值應(yīng)控制在 0. 20. 35Pa國連續(xù)鑄鋼的迅速發(fā)展、 連鑄品種不斷擴(kuò)大以及新連鑄機(jī)的投產(chǎn), 經(jīng)常會(huì)遇到如何選擇保護(hù)渣和評(píng)價(jià)保護(hù)渣的問題。因?yàn)檫B鑄保護(hù)渣的通用性很差, 又沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn), 即使選擇澆注鋼種和斷面相同的保護(hù)渣, 但由于拉速、 鋼水質(zhì)量和設(shè)備參數(shù)的不同, 同樣不能生產(chǎn)出表面質(zhì)量好的鑄坯。如果保護(hù)渣選擇不當(dāng), 不僅造成鑄坯表面缺陷多、修磨量大, 而且使連鑄工藝難以順行, 事故頻繁,嚴(yán)重時(shí)連鑄無法進(jìn)行, 所以對(duì)連鑄保護(hù)渣的選擇應(yīng)給予充分重視。5鞍鋼保護(hù)渣的應(yīng)

14、用與研發(fā)現(xiàn)狀5. 1保護(hù)渣熔化性能研究 熔化溫度、 凝固溫度和結(jié)晶溫度是表征連鑄保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)行為的重要性能指標(biāo)。熔化溫度直接影響結(jié)晶器內(nèi)彎月面上方的渣層傳熱和熔渣層的產(chǎn)生, 與連鑄保護(hù)渣的絕熱保溫性能和潤滑性能密切相關(guān)1,2。而凝固溫度和結(jié)晶溫度則控制結(jié)晶器與鑄坯之間渣膜的分布和結(jié)構(gòu), 是控制結(jié)晶器和鑄坯之間傳熱與潤滑的重要參數(shù)。通過測(cè)定熔渣的熔化溫度、 凝固溫度和結(jié)晶溫度, 研究連鑄保護(hù)渣的熔化溫度、凝固溫度和結(jié)晶溫度之間的關(guān)系。熔化溫度高于凝固溫度和結(jié)晶溫度。凝固溫度和結(jié)晶溫度之間的關(guān)系與連鑄保護(hù)的玻璃性能有關(guān)。 在連鑄過程中, 保護(hù)渣的熔化溫度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面上熔化渣層的厚度和結(jié)晶

15、器與坯殼之間的渣膜厚度有直接的影響, 從而影響坯殼的表面質(zhì)量: 保護(hù)渣向結(jié)晶器和坯殼之間的流入量和保護(hù)渣的消耗量, 隨著渣的熔化溫度的下降, 保護(hù)渣的消耗量增加。為了保證在鋼液表面保持一定厚度熔化渣層厚度, 目前青海西寧特殊鋼股份公司使用的保護(hù)渣的熔化溫度一般在 1010 ºC 1200 ºC。鑄坯傳熱面積與周長愈小, 保護(hù)渣的熔化速度要求愈高,保溫性能也要求愈好; 鑄坯斷面小, 拉速高, 熔化速度要求快; 鑄坯斷面愈大消耗量愈低, 熔化速度可以低一些。要保證在連鑄時(shí)有足夠的熔渣層厚度, 與之對(duì)應(yīng)的是保護(hù)渣相應(yīng)的熔化速度并不是越快越好, 否則會(huì)影響保溫性能, 容易形成冷皮及

16、造成皮下夾渣多, 振痕深等缺陷。保護(hù)渣的熔化性能, 特別是保護(hù)渣的熔化速度, 對(duì)保護(hù)渣的性能有重大影響, 這是因?yàn)樗鼈兛刂浦墼氐纳疃?也就是控制著熔渣滲入結(jié)晶器與鑄坯間隙的速度。熔化試驗(yàn)結(jié)果表明, 覆蓋鋼水表面的保護(hù)渣形成了多層結(jié)構(gòu), 顆粒狀及粉狀保護(hù)渣都為多層結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)了許多試驗(yàn)配比方法來來確定保護(hù)渣的熔化速度, 通過以下幾點(diǎn)可以加快熔化速度: 降低自由碳含量; 增加碳粒子的半徑; 改變碳的類型; 降低熔化溫度( 其結(jié)果也降低了粘度) ; 增加礦物組成的粒度;通過增加澆注速度來增加重直熱通量。5.2鞍鋼保護(hù)渣應(yīng)用情況 目前鞍鋼年消耗各類保護(hù)渣約有 5000t 左右, 其主要供貨廠

17、家有 7 家, 使用情況如表 2、 3、 4所示。 就鞍鋼保護(hù)渣應(yīng)用總體情況來看, 目前鞍鋼所使用的保護(hù)渣 80%以上需要外購。5. 2鞍鋼保護(hù)渣的研發(fā)現(xiàn)狀鞍鋼技術(shù)中心生產(chǎn)的保護(hù)渣產(chǎn)品情況見表 5。鞍鋼技術(shù)中心現(xiàn)擁有一條年產(chǎn) 3000t 的空心顆粒保護(hù)渣生產(chǎn)線。 近幾年來, 為了更好地配合鞍鋼的技術(shù)改造, 鞍鋼技術(shù)中心增強(qiáng)了對(duì)保護(hù)渣的研發(fā)力度, 目前已擁有一支水平較高的保護(hù)渣研發(fā)隊(duì)伍, 在保護(hù)渣開發(fā)方面形成了自己獨(dú)特的研究開發(fā)體系和配方組合, 形成了具有鞍鋼自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)渣產(chǎn)品和技術(shù), 保護(hù)渣產(chǎn)品已經(jīng)形成系列化, 除供鞍鋼連鑄生產(chǎn)需求外, 其中大方坯、 高拉速薄板坯保護(hù)渣在凌鋼、 萊鋼已穩(wěn)

18、定供貨多年, 年供貨量近千噸。隨著鞍鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整和新建年產(chǎn)500 萬t 鋼新區(qū)的投產(chǎn), 鞍鋼技術(shù)中心研發(fā)的保護(hù)渣在鞍鋼的使用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大, 并不斷在其它鋼廠推廣應(yīng)用, 為推進(jìn)連鑄技術(shù)的發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 鞍鋼技術(shù)中心保護(hù)渣產(chǎn)品系列一覽表6 保護(hù)渣熔渣的粘度研究粘度是決定渣消耗量和均勻滲入的重要性能之一。它直接關(guān)系到熔化后的渣在彎月面區(qū)域的行為, 對(duì)鑄坯的表面質(zhì)量有明顯的影響。如鑄坯表面振動(dòng)痕跡的形狀, 結(jié)晶器銅壁與鑄坯坯殼間均勻渣膜的形狀, 熔渣層吸收和溶解非金屬夾雜物以及對(duì)浸入式水口的腐蝕等, 其中影響最為重要的是對(duì)渣膜厚度和均勻性的影響。為了吸收鋼液中上浮的夾雜物, 要

19、求保護(hù)渣的粘度盡可能低, 但是低粘度的保護(hù)渣對(duì)水口的侵蝕不利。為防止卷渣, 在允許的條件下使用高粘度渣。但粘度不能太高, 否則會(huì)使保護(hù)渣渣耗降低, 熔渣流人量減少, 渣膜變薄且不均勻, 引起摩擦力增大, 結(jié)果會(huì)使坯殼受力, 造成縱裂缺陷甚至漏鋼。對(duì)于相同的拉速, 鑄坯的斷面增大,渣的單耗量下降, 因此粘度應(yīng)低一些。保護(hù)渣的粘度, 必須與澆注的鋼種、 連鑄機(jī)的類型、 連鑄的工藝參數(shù)和保護(hù)渣的熔化特性相匹配。研究表明: 粘度和拉速應(yīng)滿足· v= 1 3. 5 的關(guān)系, 此時(shí)結(jié)晶器的傳熱穩(wěn)定, 磨擦力較低并較穩(wěn)定。 按照熱力學(xué)理論，熔點(diǎn)通常是指標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固液二相平衡共存時(shí)的平衡溫度。爐渣

20、是復(fù)雜多元系，其平衡溫度隨固液二相成分的改變而改變，實(shí)際上多元渣的熔化溫度是一個(gè)溫度范圍，因此無確定的熔點(diǎn)。在降溫過程中液相剛剛析出固相時(shí)的溫度叫開始凝固溫度，即相圖中液相線的溫度；液相完全變成固相的溫度叫做完全凝固溫度，此即相圖中固相線上的溫度；這兩個(gè)溫度為爐渣的熔化區(qū)間。由于實(shí)際渣系的復(fù)雜性，一般沒有適合的相圖可供查詢，生產(chǎn)中為了粗略的比較爐渣的熔化性質(zhì)，采用一種半經(jīng)驗(yàn)的簡單方法，即試樣變形來測(cè)試爐渣的熔化溫度區(qū)間。常用的方法有差熱分析法、熱絲法和半球法等。多元系試樣在升溫過程中，超過開始熔化溫度以后，隨著液相量增加，試樣形狀會(huì)逐漸改變，試樣變形法就是根據(jù)這一原理而制定的。隨著溫度升高，圓

21、柱形試樣經(jīng)過燒結(jié)收縮，然后逐漸熔化，試樣高度不斷降低，最后接近全部熔化時(shí)，試樣完全坍塌鋪展在墊片上。由此可見，只要規(guī)定一個(gè)高度標(biāo)記，對(duì)應(yīng)的溫度就可以用于相對(duì)比較渣系熔化溫度的高低，同時(shí)也可比較不同渣熔化的快慢，析出液相的流動(dòng)性等。習(xí)慣上取試樣高度降到1/2時(shí)的溫度為熔化溫度。用此法測(cè)得的熔化溫度，既不是恒溫的，有無平衡可言，絕不是熱力學(xué)所指的熔點(diǎn)或熔化溫度，而只是一種實(shí)用的相對(duì)比較的標(biāo)準(zhǔn)。4.2.1爐渣熔化溫度的測(cè)定 4.2.1.1 實(shí)驗(yàn)原理 按照熱力學(xué)理論，熔點(diǎn)通常是指標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固液二相平衡共存時(shí)的平衡溫度。爐渣是復(fù)雜多元系，其平衡溫度隨固液二相成分的改變而改變，實(shí)際上多元渣的熔化溫度是一

22、個(gè)溫度范圍，因此無確定的熔點(diǎn)。 在降溫過程中液相剛剛析出固相時(shí)的溫度叫開始凝固溫度(升溫時(shí)稱之為完全熔化溫度)，即相圖中液相線(或液相面上)的溫度；液相完全變成固相時(shí)的溫度叫完全凝固溫度(或開始熔化溫度)，此即相圖4-中固相線(或固相面)上的溫度；這兩個(gè)溫度稱為爐渣的熔化區(qū)間。由于實(shí)際渣系的復(fù)雜性，一般沒有適合的相圖供查閱，生產(chǎn)中為了粗略地比較爐渣的熔化性質(zhì)，采用一種半經(jīng)驗(yàn)的簡單方法，即試樣變形法來測(cè)定爐渣的熔化溫度區(qū)間。常用的方法有差熱分析法、熱絲法和半球法（試樣變形法）等。 多元渣試樣在升溫過程中，超過開始熔化溫度以后，隨著液相量增加，試樣形狀會(huì)逐漸改變，試樣變形法就是根據(jù)這一原理而制定的

23、。如圖4-1所示，隨著溫度升高，圓柱形試樣 h 5/6h 1/2h 1/3h(a) (b) (c) (d)圖2-2 保護(hù)渣樣品熔化過程形狀變化圖4-1 熔化過程試樣高度的變化 (d)準(zhǔn)備試樣；(b)開始熔化溫度； (c)高度降低1/2； (d)接近全部熔化 由(a)經(jīng)過燒結(jié)收縮，然后逐步熔化，試樣高度不斷降低，如(b)、(c)所示，最后接近全部熔化時(shí)，試樣完全塌下鋪展在墊片上(d)。由此可見，只要規(guī)定一個(gè)高度標(biāo)記，對(duì)應(yīng)的溫度就可以用于相對(duì)比較不同渣系熔化溫度的高低，同時(shí)也可比較不同渣熔化的快慢，析出液相的流動(dòng)性等。習(xí)慣上取試樣高度降到12時(shí)的溫度為熔化溫度。用此法測(cè)得的熔化溫度，既不是恒溫的，

24、又無平衡可言，絕不是熱力學(xué)所指的熔點(diǎn)或熔化溫度，而只是一種實(shí)用的相對(duì)比較的標(biāo)準(zhǔn)。 4.2.1.2設(shè)備與操作 實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-2所示，它可分為高溫加熱系統(tǒng)，測(cè)溫系統(tǒng)和試樣高度光路放大觀測(cè)系統(tǒng)。試樣加熱用SiC管狀爐、鉑絲爐或鉬絲爐。爐溫用程序溫度控制儀控制。樣品溫度用電位差計(jì)或數(shù)字高溫表測(cè)定。試樣放在墊片上，墊片材料是剛玉質(zhì)，高純氧化鎂或貴金屬，要求不與試樣起反應(yīng)。 熱電偶工作端須緊貼于試樣墊片之下。有光學(xué)系統(tǒng)把試樣投影到屏幕上以便觀察其形狀。 （現(xiàn)在的多功能物性儀可將試樣同時(shí)投影到照相機(jī)的底片和攝像機(jī)的硅片上，然后經(jīng)過圖4-象卡輸入到計(jì)算機(jī)中，同時(shí)儲(chǔ)存顯示試樣的形狀、溫度及實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，這樣不但

25、可以測(cè)定樣品的熔化溫度而且可以精確地測(cè)定其熔化速度。） 圖4-2 熔化溫度測(cè)定裝置示意圖4- 1 屏幕；2一目鏡；3一物鏡；4一熱電偶；5一支撐管；6一電爐； 7一試樣；8一墊片；9一投光燈 (1) 渣樣制備 1) 將渣料配好(最好經(jīng)過預(yù)熔或至少經(jīng)預(yù)燒結(jié))在不銹鋼研缽中研碎（粒度小于0.O75mm）混勻成為渣粉待用； 2) 將渣粉置于蒸發(fā)皿內(nèi)，加入少許糊精液，均勻研混，以便成型； 3) 將上述濕粉放在制樣器中制成3×3(mm)的圓柱形試樣。在制樣過程中，用具有一定壓力的彈簧壓棒搗實(shí)，然后推出渣樣； 4) 制好的渣樣自然陰干，或放在烘箱內(nèi)烘干。 (2) 熔化溫度測(cè)定 1) 將墊片放在支

26、撐管的一端，并且保持水平。再將試樣放在墊片上，其位置正好處于熱電偶工作端的上方。然后移動(dòng)爐體（有些儀器移動(dòng)支撐管架），置試樣于爐體高溫區(qū)中部； 2) 調(diào)整物鏡、目鏡位置，使試樣在屏幕上呈清晰放大象，然后調(diào)整屏幕左右上下位置，使試樣象位于屏幕的六條水平刻度線之間、便于判斷熔化溫度； 3) 用程序溫控儀給電爐供電升溫。接近熔化溫度時(shí)，升溫速度應(yīng)控制在510min間的某一固定值。升溫速度將影響所測(cè)的溫度值及數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性； 4) 不斷觀察屏幕上試樣高度的變化，同時(shí)不斷記錄溫度數(shù)值，尤其是試樣頂端開始變圓時(shí)的溫度（開始熔化溫度）、高度降低到1/2時(shí)的溫度及試樣中液相完全鋪展時(shí)的溫度（完全熔化溫度）。取高

27、度降到1/2時(shí)的溫度為熔化溫度； 40 5) 取試樣頂端開始變圓時(shí)的溫度（開始熔化溫度）和試樣中液相完全鋪展時(shí)的溫度（完全熔化溫度）為熔化溫度區(qū)間。一個(gè)試樣測(cè)完后，降低爐溫，移開爐體，取出墊片，再置一新墊片和新試樣，進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可重復(fù)35次，取其平均值。2.5 結(jié)晶器保護(hù)渣熔點(diǎn)測(cè)試在連鑄過程中，保護(hù)渣的熔化溫度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼液面上熔渣層的厚度和結(jié)晶器與坯殼之間的渣膜厚度有直接的影響，從而影響坯殼的表面質(zhì)量。2.5.1試驗(yàn)原理按照熱力學(xué)理論，熔點(diǎn)通常是指標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固液二相平衡共存時(shí)的平衡溫度。保護(hù)渣是復(fù)雜多元系，其平衡溫度隨固液二相成分的變化而改變，實(shí)際上多元渣的熔化溫度是一個(gè)溫度范圍。在降溫

28、過程中液相剛剛析出固相時(shí)的溫度叫開始凝固溫度（升溫時(shí)稱為完全熔化溫度），即相圖中液相線（或液相面上）的溫度；液相完全變成固相時(shí)的溫度叫完全凝固溫度（升溫時(shí)稱為開始熔化溫度），此即相圖中固相線（或固相面）上的溫度。由于實(shí)際渣系的復(fù)雜性，一般沒有適合的相圖供查閱，生產(chǎn)中為了粗略地比較保護(hù)渣的熔化性質(zhì)，采用一種半經(jīng)驗(yàn)的簡單方法，即試樣變形法來測(cè)定保護(hù)渣的熔化溫度。多元渣試樣在升溫過程中，超過開始熔化溫度以后，隨著液相量增加，試樣形狀會(huì)逐漸改變?cè)嚇幼冃畏ň褪歉鶕?jù)這一原理而制定的。如圖 2-2 所示，隨著溫度升高，圓柱形試樣由(a)經(jīng)過燒結(jié)收縮，然后逐步熔化，試樣高度不斷降低，如(b)、(c)所示，最后

29、接近全部熔化時(shí)，試樣完全塌下鋪展在墊片上(d)。由此可見，只要規(guī)定一個(gè)高度標(biāo)記，對(duì)應(yīng)的溫度可以用于相對(duì)比較不同渣系熔化溫度的高低，同時(shí)也可比較不同渣熔化的快慢，析出液相的流動(dòng)等。習(xí)慣上取試樣高度降到二分之一時(shí)的溫度為熔化溫度，即半球點(diǎn)溫度，也可稱為熔點(diǎn)。h 5/6h 1/2h 1/3h(a) (b) (c) (d)圖2-2 保護(hù)渣樣品熔化過程形狀變化2.5.2試驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-3所示，它可分為高溫加熱系統(tǒng)，測(cè)溫系統(tǒng)和試樣高度光路放大觀測(cè)系統(tǒng)。試樣加熱用 Mo絲爐。爐溫用程序溫度控制儀控制。樣品溫度用雙鉑銠熱電偶測(cè)定。試樣放在墊片上，墊片材料是剛玉質(zhì)上放鉑金片，要求不與試樣起反應(yīng)。熱電偶工作端須緊貼于試樣墊片之下。用光學(xué)系統(tǒng)把試樣投影到屏幕上以便觀察其形狀。1 光源部分 2 送料車 3 通氣管道 4 水冷管道