mosi2高温电阻炉熔融保护渣结晶矿相分析

mosi2高温电阻炉熔融保护渣结晶矿相分析

在结晶器板和铸造薄面之间形成的渣膜通常分层，靠近板材的侧为液体，靠近铜的侧为玻璃相，中间层为结晶相保护渣的结晶性能是影响渣膜结构的重要因素。人们认识到，提高结晶温度可以降低结晶器的热流，但使用相同结晶温度的保护渣并不一定，只控制了结晶器的热流。这表明，仅控制分离渣的晶体温度是不够的。保护渣膜的结晶矿相影响到渣膜的结晶化率，并影响到渣膜表面的粗糙度。它对形成渣膜的热阻滞剂、传热装置和铸造工艺的润铜具有重要影响。这直接关系到连铸生产的产品质量偏差和纵裂纹。连铸结晶器保护渣主要为CaO-SiO2-Al2O3系硅酸盐,并添加MgO,Na2O,K2O,Li2O,CaF2,MnO,BaO,Fe2O3和碳质材料等多种组元,这种多组元渣系能形成不同的矿物,因而结晶矿相也变得非常复杂·为了弄清保护渣渣膜的传热和润滑机理,对影响保护渣矿相的因素进行分析·1实验均匀,配置实验渣实验保护渣成分如表1,表2所示,成分调整以A渣和B渣为基础,外加某种成分·将各种物料(均为纯化学试剂)混合均匀,配置实验渣;工业渣(成分如表3所示)进行脱碳处理,将处理好的渣样装入石墨坩埚(D25mm,高60mm)·室温下将石墨坩埚放入MoSi2高温电阻炉,按一定升温速率升温至1400℃,恒温10min,以2℃/min降温速率冷却至室温,取出试样·将试样磨成薄片,在岩相显微镜下观察、拍照,分析矿相种类·2保护渣的结晶特性保护渣结晶矿相照片如图1所示·A渣主要结晶相为黄褐色黄长石,白色硅灰石,少量细条状枪晶石,还有少量玻璃相·与A渣相比,B渣碱度高(R=1.20),主要结晶相为颜色较亮,白色粗板状枪晶石,少量黄长石,几乎无玻璃相,结晶化率大·这说明,随着碱度增大,保护渣结晶性能增强·与A渣(w(Na2O)=7.2%)相比,C渣Na2O(w(Na2O)=15%)含量高,结晶相以短柱状黄长石和枪晶石为主,还有少量霞石,结晶化率大·由此看出,Na2O促进黄长石和枪晶石的析出,有利于霞石的析出·D渣中w(Li2O)为5%,结晶相以白色放射状硅灰石和细条状枪晶石为主,晶粒多,晶粒粒度较均匀,几乎无玻璃相,Li2O促进硅灰石和枪晶石的析出,增强了保护渣的结晶性能·E渣中w(BaO)为5%,矿相以放射状硅灰石为主,硅灰石晶粒较大,还有少量白色短柱状黄长石,与A渣相比,玻璃相较多,没有枪晶石,BaO抑制枪晶石析出,降低了保护渣结晶化率·F渣中w(MnO)为5%,颜色较亮,白色板状硅灰石为主要结晶相,硅灰石晶粒粗大,其他晶粒非常小·与A渣相比,玻璃相较多,没有枪晶石,MnO抑制枪晶石的析出,促进硅灰石析出,结晶化率降低·与A渣(w(CaF2)=6.8%)相比,G渣CaF2(w(CaF2)=21%)含量高,白色短柱状枪晶石为主要结晶相,晶粒较均匀,晶粒多,结晶发展充分,还有少量萤石晶粒,说明CaF2促进枪晶石析出,由于CaF2质量分数高,析出萤石晶粒·H渣w(K2O)为5%,主要晶相为白色柱状黄长石和细条状枪晶石,少量细条状或粒状硅灰石,与A渣相比,玻璃相更少,说明K2O能促进黄长石和枪晶石析晶,增大保护渣的结晶化率·与B渣(w(Al2O3)=4.0%)相比,I渣Al2O3(w(Al2O3)=10%)质量分数高,结晶相以黄长石为主,有少量枪晶石晶粒和霞石晶粒,玻璃相较多·这说明Al2O3能抑制枪晶石的析出,有利于霞石的析出,使保护渣的结晶化率降低·与B渣(w(MgO)=4.0%)相比,J渣MgO(w(MgO)=12%)质量分数高,结晶相以条状硅灰石为主,有少量细条状枪晶石双晶,玻璃相较多·说明MgO能抑制枪晶石的析出,促进硅灰石析出,保护渣的结晶性能降低·K渣碱度高(R=1.23),F-及R2O质量分数高,保护渣的晶体颗粒均匀,晶粒多,玻璃相少,晶相以白色短柱状枪晶石为主·L渣碱度为0.92,晶体颗粒少,玻璃相较多,晶体颗粒较大,晶相以白色板状黄长石为主,有少量橄榄石和枪晶石雏晶·实验渣和工业渣的结晶矿相研究表明,在本实验条件下,结晶矿相主要有枪晶石,硅灰石,黄长石等,少数出现霞石,萤石等·3晶体熔渣结晶过程的影响因素硅酸盐结晶理论认为,保护渣熔渣连续冷却结晶是一种过冷结晶,结晶出来的晶体的化学成分与熔体本身的成分并不一致,而且在熔体结晶的整个过程中,在不同的阶段结晶出不同的矿物,而且有一定的析出顺序·保护渣成分对形成晶体熔渣结晶过程的影响因素可从热力学条件和动力学条件两方面进行分析·3.1caf2质量分数,al2o-t相对于某种保护渣来说,改变一种成分含量,如果该成分为析出晶体的组成成分,增大该成分含量,意味着形成晶体的离子浓度增大,该成分很可能促进保护渣析晶·实验中增大CaO,CaF2质量分数,能促进枪晶石的析出,增大Na2O,Al2O3质量分数,促进霞石析出,都属于这种机理·3.2保护渣与保护渣晶系相对于某种保护渣来说,如果改变一种成分含量,该成分不是析出晶体的组成成分,增大该成分含量,对于形成晶体的离子浓度影响不大,但改变了保护渣的粘度,改变了晶体析出的动力学条件,从而影响保护渣析晶·如增大K2O,Li2O质量分数,降低了保护渣粘度,降低了晶体组分离子迁移位阻,促进保护渣析晶·MgO,MnO等能与渣中其他成分形成熔点较低的黄长石,橄榄石,镁蔷薇灰石等,降低了保护渣的熔化温度,相当于减小了保护渣的过冷度,抑制晶体析出·BaO能显著降低保护渣的凝固温度和粘度,增大渣的玻璃化率·任何一种组分的改变,都应从动力学和热力学两方面来考虑,如增大CaO质量分数既增大了晶体析出的热力学条件,又降低保护渣粘度,改善了晶体析出的动力学条件,促进保护渣结晶·而增大SiO2含量,增大了枪晶石(Ca4F2Si2O7)的组分浓度,但增大了保护渣的粘度,增大了晶体组成离子的迁移位阻,这种作用更大,即抑制保护渣析晶·4促进矿物的出色量(1)保护渣结晶矿相分析表明,碱度增大,CaF2含量增大,有利于枪晶石生成,促进保护渣结晶·(2)Na