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第一篇 连铸保护渣理化性能篇3

1 熔化特性3

1.1 熔化温度3

1.1.1 保护渣成分对熔化温度的影响4

1.1.2 Li2O对熔化温度的影响4

1.2 熔化速度5

1.2.1 炭黑和石墨对保护渣熔化速度的影响6

1.2.2 单独引入碳化硅对保护渣熔化速度的影响6

1.2.3 炭黑、石墨和碳化硅两两复合加入对保护渣熔化速度的影响7

1.2.4 碳酸盐对保护渣熔化速度的影响8

1.2.5 保护渣的熔化温度对熔化速度的影响8

1.2.6 结晶器内的条件对熔化速度的影响8

1.3 分熔倾向9

1.3.1 分熔和分熔度9

1.3.2 分熔度的数学模型9

1.3.3 分熔度的测试方法10

1.3.4 不同基料的分熔特性及优化选配11

1.3.5 熔化均匀性12

1.4 熔融结构12

1.4.1 熔融结构模型12

1.4.2 熔化过程13

参考文献14

2 凝固特性16

2.1 凝固温度16

2.2 组分对保护渣凝固温度的影响16

2.2.1 碱度对保护渣凝固温度的影响17

2.2.2 Na2O含量对保护渣凝固温度的影响17

2.2.3 CaF2含量对保护渣凝固温度的影响17

2.2.4 MnO含量对保护渣凝固温度的影响18

2.3 渣膜状态18

2.3.1 结晶器内渣膜结构18

2.3.2 渣膜厚度19

参考文献21

3 黏度特性23

3.1 黏度基本概念23

3.2 保护渣黏度的测定24

3.3 保护渣黏度的影响因素25

3.3.1 碱度对保护渣黏度的影响25

3.3.2 主要组分对保护渣黏度的影响26

3.3.3 温度对保护渣黏度的影响28

3.4 连铸保护渣黏度特性的设计原则28

3.5 转折温度29

3.6 流变性31

参考文献32

4 结晶特性33

4.1 结晶温度33

4.2 析晶率33

4.3 保护渣熔体结晶过程34

4.3.1 均匀核化34

4.3.2 非均匀核化36

4.4 保护渣结晶性能的影响因素37

4.4.1 碱度对保护渣结晶性能的影响37

4.4.2 CaF2对保护渣结晶性能的影响38

4.4.3 MgO、Na2O等对保护渣结晶性能的影响39

4.4.4 Al2O3对保护渣结晶性能的影响40

4.4.5 Li2O对保护渣结晶性能的影响40

4.4.6 MnO对保护渣结晶性能的影响40

4.4.7 B2O3、TiO2、ZrO2对保护渣结晶性能的影响41

4.4.8 其他相关研究综述41

4.5 保护渣结晶的热力学条件42

4.6 保护渣结晶的动力学条件42

4.7 保护渣结晶的化学条件43

4.8 研究保护渣结晶性能的主要方法44

4.8.1 差热分析法45

4.8.2 黏度-温度曲线法45

4.8.3 热丝法46

参考文献48

5 矿物特性49

5.1 原渣的矿物组成49

5.2 原渣的矿物组成对保护渣性能的影响50

5.3 渣膜的矿物组成50

5.4 渣膜矿相的微观形貌51

5.5 渣膜的矿相结构对润滑和传热的影响54

5.6 保护渣结晶矿相影响因素的分析55

5.7 表面粗糙度56

参考文献57

6 传热特性59

6.1 传热环节59

6.2 结晶器保护渣传热机制59

6.3 结晶器保护渣渣膜结构对传热的影响64

6.3.1 保护渣结晶性能及厚度对传热的影响64

6.3.2 保护渣渣膜表面粗糙度对传热的影响66

6.4 热流密度66

6.5 保护渣渣膜传热的测试方法67

参考文献69

7 界面特性70

7.1 表面张力70

7.2 表面张力的影响因素71

7.3 界面张力71

7.4 界面张力的影响因素72

参考文献72

8 导电特性73

8.1 导电机理73

8.1.1 熔渣的离子结构模型73

8.1.2 熔渣中离子存在的实验根据74

8.1.3 熔渣中的离子种类74

8.2 保护渣导电性的影响因素75

8.3 熔渣电导率的测量方法76

参考文献77

9 吸附特性78

9.1 影响保护渣吸附夹杂物的因素78

9.2 吸附夹杂物后保护渣稳定性的变化80

9.3 保护渣吸附夹杂物能力与各理化性能的关系81

参考文献82

10 保温特性83

10.1 保护渣保温性能的影响因素83

10.2 提高保护渣保温性能的作用85

10.3 保护渣保温性能的评价方法85

参考文献86

第二篇 连铸保护渣冶金行为篇89

11 润滑行为89

11.1 连铸保护渣润滑模型89

11.1.1 传热方程89

11.1.2 气隙宽度计算91

11.1.3 渣膜温度场计算91

11.1.4 渣膜的液、固态及厚度计算92

11.1.5 摩擦力计算92

11.2 计算结果及讨论92

11.2.1 熔化温度93

11.2.2 黏度93

11.2.3 浇铸温度94

11.2.4 振幅94

11.2.5 频率94

11.2.6 拉坯速度95

11.2.7 结晶器的倒锥度95

11.2.8 波形偏移率96

参考文献96

12 流动行为98

12.1 气隙处液渣的流动行为98

12.1.1 数学模型99

12.1.2 计算结果100

12.1.3 影响结晶器与铸坯间气隙内液渣流动速度的因素101

12.2 弯月面处保护渣的流动行为102

12.2.1 数学模型102

12.2.2 计算结果104

参考文献105

13 碳迁移107

13.1 碳的分布107

13.2 保护渣熔融结构的数学模型110

13.2.1 数学模型的建立110

13.2.2 计算结果及分析111

13.3 增碳机理114

13.3.1 粉渣与钢液直接接触增碳114

13.3.2 保护渣的附着作用使铸坯表面渗碳114

13.3.3 熔渣层中富碳层的渗碳115

13.4 富碳层向钢液增碳的数学模型115

13.5 抑制超低碳钢增碳的主要措施117

13.5.1 抑制铸坯增碳117

13.5.2 开发低碳保护渣117

13.5.3 开发无碳保护渣118

参考文献120

14 吸附夹杂物及保护渣性能变化121

14.1 Al2O3含量对保护渣的影响121

14.1.1 Al2O3含量对保护渣结晶性能的影响121

14.1.2 Al2O3含量对保护渣表面张力的影响123

14.1.3 Al2O3含量对保护渣熔点的影响123

14.1.4 Al2O3含量对保护渣黏度的影响123

14.2 保护渣吸附Al2O3数学模型的建立124

14.2.1 数学模型的建立124

14.2.2 模型分析及讨论125

14.3 MnO含量对保护渣的影响127

14.3.1 MnO含量对保护渣黏度的影响127

14.3.2 MnO含量对保护渣结晶动力学特性的影响127

14.3.3 MnO含量对夹杂物的影响128

14.4 连铸过程结晶器内液态保护渣中MnO含量变化模型128

14.4.1 MnO含量变化模型128

14.4.2 模型的分析与讨论129

参考文献130

15 渣道动态压力131

15.1 计算模型131

15.2 计算结果及分析133

15.2.1 线性弯月面和Bikerman弯月面保护渣道压力的比较133

15.2.2 保护渣黏度对保护渣渣道压力的影响134

15.2.3 拉坯速度对保护渣渣道压力的影响135

15.2.4 负滑脱时间对保护渣渣道压力的影响135

15.2.5 保护渣渣道出口宽度对压力的影响136

参考文献136

16 传热行为138

16.1 结晶器内坯壳的传热特征138

16.2 保护渣-结晶器传热模型的建立139

16.2.1 数学模型的建立139

16.2.2 模型的计算条件141

16.2.3 工艺参数及保护渣物性参数选择141

16.3 计算结果及分析142

16.3.1 结晶器实测热流分布及温度验证142

16.3.2 气隙保护渣计算结果142

16.3.3 表层保护渣计算结果144

参考文献144

第三篇 连铸保护渣成分、性能设计篇149

17 成分设计的理论基础149

17.1 相图基础149

17.1.1 二元相图149

17.1.2 三元相图151

17.2 离子模型155

17.2.1 熔渣离子结构的依据155

17.2.2 熔渣中离子的种类及相互作用156

17.2.3 熔渣的离子结构模型157

17.3 网络结构158

参考文献159

18 成分设计的基本思路161

18.1 保护渣成分设计161

18.1.1 化学成分对保护渣理化性能的影响161

18.1.2 化学成分最佳含量确定的实验168

18.2 渣系的选择及化学组成的设计170

18.2.1 基本渣系选择的原则170

18.2.2 基本渣系的设计171

18.2.3 保护渣的类型171

18.2.4 保护渣基料的选择172

参考文献173

19 性能设计174

19.1 连铸保护渣性能设计的基本原则174

19.1.1 不同钢种连铸保护渣设计原则174

19.1.2 不同工艺参数的连铸保护渣设计原则175

19.2 基于神经网络的保护渣性能设计179

19.2.1 人工神经网络模型180

19.2.2 保护渣性能预测神经网络的建立181

19.2.3 网络的学习、检验及分析183

19.3 板坯连铸保护渣性能设计186

19.3.1 板坯连铸的特点186

19.3.2 板坯保护渣性能分析186

19.3.3 板坯保护渣设计应用189

19.4 方坯连铸保护渣性能设计191

19.4.1 方坯保护渣性能分析192

19.4.2 方坯保护渣设计应用193

19.5 薄板坯连铸保护渣性能设计195

19.5.1 薄板坯连铸的特点及对保护渣的要求195

19.5.2 薄板坯保护渣性能分析196

19.5.3 薄板坯保护渣设计应用198

19.6 异型坯连铸保护渣性能设计199

19.6.1 异型坯连铸的凝固特点199

19.6.2 异型坯保护渣性能分析200

19.6.3 异型坯保护渣设计应用201

19.7 圆坯连铸保护渣性能设计201

19.7.1 圆坯连铸的凝固特点及缺陷202

19.7.2 圆坯保护渣性能分析202

19.7.3 圆坯保护渣设计应用206

19.8 低碳钢连铸保护渣性能设计206

19.8.1 低碳钢连铸结晶器保护渣性能分析207

19.8.2 低碳钢保护渣设计应用209

19.9 包晶钢（中碳钢）连铸保护渣性能设计209

19.9.1 包晶钢的凝固特点及缺陷产生210

19.9.2 包晶钢连铸结晶器保护渣性能分析210

19.9.3 包晶钢保护渣设计应用213

19.10 高碳钢连铸保护渣性能设计213

19.10.1 高碳钢的凝固特点及缺陷产生214

19.10.2 高碳钢连铸结晶器保护渣性能分析214

19.10.3 高碳钢保护渣设计应用216

19.11 不锈钢连铸保护渣217

19.11.1 不锈钢的凝固特点及缺陷产生217

19.11.2 不锈钢连铸结晶器保护渣性能分析217

19.11.3 不锈钢保护渣设计应用219

19.12 超低碳钢连铸保护渣性能设计219

19.12.1 连铸过程中超低碳钢的增碳机理219

19.12.2 超低碳钢连铸结晶器保护渣性能分析220

19.12.3 抑制超低碳钢增碳的主要技术方向220

19.12.4 超低碳钢保护渣设计应用222

19.13 稀土处理钢连铸保护渣性能设计222

19.13.1 稀土处理钢在连铸过程中遇到的问题222

19.13.2 稀土钢保护渣的性能要求223

19.13.3 稀土钢保护渣设计应用224

19.14 耐候钢连铸保护渣性能设计224

19.14.1 耐候钢在连铸过程中容易出现的问题及原因225

19.14.2 耐候钢连铸保护渣性能分析225

19.14.3 耐候钢连铸保护渣设计应用226

19.15 硅钢连铸保护渣性能设计227

19.15.1 设计硅钢保护渣时应重点考虑的问题227

19.15.2 硅钢连铸过程碳对硅钢质量的影响227

19.15.3 硅钢在连铸过程中增碳机理227

19.15.4 设计硅钢保护渣时碳含量的要求228

19.15.5 硅钢保护渣性能设计应用229

19.16 高铝钢连铸保护渣性能设计229

19.16.1 连铸保护渣中Al2O3的来源230

19.16.2 钢中加铝量对保护渣成分和性能的影响230

19.16.3 高铝钢连铸结晶器保护渣性能选择231

19.16.4 高铝钢保护渣性能设计应用232

19.17 弹簧钢连铸保护渣性能设计233

19.17.1 弹簧钢的缺陷233

19.17.2 弹簧钢连铸结晶器保护渣性能分析233

19.17.3 选择保护渣的考虑因素235

19.17.4 弹簧钢保护渣性能设计应用235

19.18 易切削钢连铸保护渣性能设计236

19.18.1 含硫易切削钢连铸时易出现的问题236

19.18.2 含硫易切削钢的特点236

19.18.3 含硫易切削钢连铸保护渣性能设计要求237

19.18.4 易切削钢连铸保护渣性能设计应用237

19.19 无氟保护渣性能设计238

19.19.1 氟对保护渣的作用238

19.19.2 氟的危害238

19.19.3 无氟保护渣的研制239

19.19.4 其他组分的选择240

19.19.5 无氟保护渣进一步研究241

参考文献242

第四篇 连铸保护渣生产技术及应用篇247

20 连铸保护渣生产及检测技术247

20.1 连铸保护渣的原料247

20.1.1 保护渣常用原材料247

20.1.2 保护渣原材料选择依据247

20.1.3 保护渣用原材料的主要组成及其性能247

20.1.4 人工合成保护渣基料249

20.2 预熔型保护渣的生产250

20.2.1 预熔型保护渣的特点及加工要求250

20.2.2 预熔型保护渣配方250

20.2.3 工艺流程及参数控制252

20.2.4 基料的熔化258

20.2.5 造粒与干燥258

20.2.6 造粒用添加剂259

20.3 保护渣的性能检测259

20.3.1 美国连铸保护渣理化性能的测试方法及标准260

20.3.2 国内对保护渣性能测试的研究262

参考文献275

21 连铸保护渣应用实例276

21.1 板坯连铸保护渣实例276

21.1.1 板坯保护渣性能设计与应用实例276

21.1.2 板坯IF钢保护渣性能设计与应用实例277

21.1.3 新钢板坯Q345保护渣性能设计与应用实例278

21.1.4 安阳钢铁板坯Q235B保护渣性能设计与应用实例279

21.1.5 梅钢板坯H-Q235B保护渣性能设计与应用实例281

21.1.6 低碳钢板坯无氟保护渣性能设计与应用实例282

21.1.7 板坯45号钢保护渣性能设计与应用实例284

21.1.8 超低碳不锈钢连铸保护渣性能设计与应用实例285

21.1.9 稀土处理钢连铸保护渣性能设计与应用实例286

21.2 薄板坯连铸保护渣实例288

21.2.1 薄板坯保护渣性能设计与应用实例288

21.2.2 TG195NS采暖散热器片保护渣性能设计与应用实例289

21.2.3 SPA-H耐候钢保护渣性能设计与应用实例290

21.2.4 Q345B保护渣性能设计与应用实例292

21.2.5 SPHC保护渣性能设计与应用实例293

21.2.6 薄板坯SS400保护渣性能设计与应用实例294

21.3 方坯连铸保护渣实例296

21.3.1 易切削钢连铸保护渣性能设计与应用实例296

21.3.2 1Cr13不锈钢连铸保护渣性能设计与应用实例297

21.3.3 攀钢HRB400方坯中低碳钢连铸保护渣性能设计与应用实例298

21.3.4 高锰油井管钢Q235B连铸保护渣性能设计与应用实例300

21.3.5 321不锈钢保护渣性能设计与应用实例301

21.3.6 20MnSi保护渣性能设计与应用实例303

21.3.7 2Cr13不锈钢连铸保护渣性能设计与应用实例304

21.3.8 方坯保护渣性能设计与应用实例306

21.3.9 轴承钢连铸保护渣性能设计与应用实例307

21.3.10 60Si2Mn连铸保护渣性能设计与应用实例308

21.3.11 Y15L高硫易切钢连铸保护渣性能设计与应用实例309

21.3.12 锰钢连铸保护渣性能设计与应用实例311

21.4 圆坯连铸保护渣实例313

21.4.1 PD3保护渣性能设计与应用实例313

21.4.2 包晶钢12Cr1MoVC连铸保护渣性能设计与应用实例315

21.4.3 中碳锰钢34Mn6连铸保护渣性能设计与应用实例316

21.5 异型坯连铸保护渣实例317

21.5.1 耐候钢保护渣性能设计与应用实例317

21.5.2 H型钢连铸保护渣性能设计与应用实例319

21.5.3 硅钢连铸保护渣性能设计与应用实例320

参考文献322

附录1 中华人民共和国保护渣冶金行业标准325

附录1.1 连铸保护渣黏度试验方法（YB/T 185—2001）325

附录1.2 连铸保护渣熔化温度试验方法（YB/T 186—2001）328

附录1.3 连铸保护渣堆积密度试验方法（YB/T 187—2001）330

附录1.4 连铸保护渣粒度分布试验方法（YB/T 188—2001）332

附录1.5 连铸保护渣水分含量（110℃）测定试验方法（YB/T 189—2001）334

附录2 保护渣专用词汇中英对照336