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裂纹敏感性钢不同板坯工艺的渣膜矿相特征

更新时间:2009-03-28

结晶器内初生坯壳热量的传递不均易引起包晶钢、中碳钢等裂纹敏感性钢种铸坯发生裂纹,大大降低铸坯质量[1-3]。在连铸过程中,保护渣渣膜的矿相结构与结晶器内润滑和传热过程密切相关[4-7]。合理的渣膜矿相结构能保证易裂钢种良好的铸坯质量。以往学者对渣膜结构的研究多集中在渣膜表面粗糙程度、厚度、析晶率及其和传热热流之间的关联上[8-13],关于渣膜结晶矿相的研究相对较少。鉴于不同连铸工艺条件下,渣膜的结晶矿相对结晶器内润滑、传热的影响方式有所差异,因此,针对裂纹敏感性钢,对不同板坯连铸工艺条件下的渣膜矿相结构进行系统对比研究,利于根据不同钢种特性保护渣的发展和改良,并为探究矿相对铸坯质量的影响机理及提高铸坯质量提供理论依据。

1 样品来源及保护渣性能

1.1 现场连铸工艺及样品采集

现场跟踪唐山中厚板炼钢厂厚板坯包晶钢Q235B、中碳钢Q345B和邯郸钢厂薄板坯包晶钢Q235B、中碳钢SS400钢铁连铸,统计各钢种连铸工艺参数如表1所示。

分别取薄、厚板坯的包晶钢、中碳钢的连铸用保护渣,并在保护渣浇注完成后采集结晶器内的中部渣膜,分别选择各钢种的典型渣膜进行切割,将各个渣膜断面制成光薄片,得以在偏光显微镜下深入观察。

 

1 薄、厚板坯现场连铸工艺参数

  

参数内容板坯类型厚板坯薄板坯主要生产断面/mm2000×2501352×70连铸机类型直弧形板坯连铸机立弯式板坯连铸机连铸机台数×流数2×12×1连铸机弧型半径/m103.15连铸机冶金长度m30.29.705连铸机拉速范围/(m/min)0.81~0.853.0~4.5结晶器类型直结晶器直式漏斗形结晶器规格/mm430×4050230×900结晶器长度/mm9001100结晶器振动方式正弦振动非正弦振动结晶器振幅/mm±4±3中间包工作容量/t3632中间包液面高度/mm10001000中间包温度范围/℃1520~15401542~1576

1.2 板坯连铸保护渣的物化性能

连铸结晶器保护渣的化学成分分别由唐钢中厚板有限公司和邯钢的化验室进行测定,测定所得结果详见表2。保护渣的熔点、黏度等物理性能是通过SHTT-II型熔化结晶性能测定仪进行测定,所得测试数据如表3所示。

 

2 保护渣的化学成分

  

钢种保护渣化学成分(%)CaOSiO2Al2O3MgOF-K2O+Na2OFe2O3CH2O厚板坯包晶钢35.8328.992.744.177.467.650.574.880.33中碳钢35.2831.105.215.076.966.220.525.960.35薄板坯包晶钢37.8629.624.634.057.558.431.093.930.29中碳钢35.6131.234.944.866.877.821.045.310.31

 

3 保护渣的物理性能

  

钢种保护渣物理性能熔点/℃碱度黏度/(Pa·s)粒度/mm厚板坯包晶钢10501.250.1180.2~1.0中碳钢10981.140.1230.2~1.0薄板坯包晶钢11521.210.0850.2~1.0中碳钢10771.240.0870.2~1.0

2 不同板坯连铸保护渣渣膜矿相结构分析

2.1 渣膜矿物组成及结晶率

利用偏光显微镜对薄、厚板坯渣膜的矿物组成和结晶率分析结果见表4所示。图1所示为薄、厚板坯渣膜的XRD分析图谱。

 

4 渣膜矿物组成和结晶率

  

板坯类型钢种矿物组成(体积含量/%)渣号黄长石枪晶石硅灰石玻璃相结晶率厚板坯包晶钢A-170~7515~20<55~1090~95A-280~8510~15<510~1585~90中碳钢B-120~2535~40—40~4555~60B-230~3510~15—50~5545~50薄板坯包晶钢C-140~4525~30—25~3070~75C-255~6035~40—5~1090~95中碳钢D-115~2040~50—40~4555~60D-230~3525~30<535~4060~65

  

图1 薄、厚板坯渣膜的XRD分析图谱

易裂钢种的不同板坯连铸保护渣渣膜结构均表现为“玻璃层—结晶层”交差结构,结晶器侧均有玻璃层出现。结晶层中矛头状枪晶石与黄长石间存在界限,比起晶体粒度,厚板坯连铸保护渣渣膜中晶体发育程度明显高于薄板坯连铸保护渣渣膜的晶体。而中碳钢冶炼浇注时,薄、厚板坯渣膜结构发生变化,由两层变成3层,结晶层内矿物小,分界限不清晰。对于包晶钢来说,厚、薄板坯的渣膜结晶层与玻璃层的位置发生了变化,对于靠近铸坯侧的渣膜,厚板坯连铸用保护渣渣膜以结晶相为主,利于发挥控制铸坯传热作用;而薄板坯连铸用保护渣渣膜则主要是玻璃相,以此确保高拉速下渣膜的良好的润滑性。

图3所示为渣膜的显微结构。厚板坯包晶钢渣膜厚度较均匀,分层特征显著,结构简单,由结晶器侧至铸坯侧表现为“玻璃层-结晶层”2层结构,在紧靠铸坯侧出现在纵向上不连续分布的结晶层,局部厚度最大达0.65 mm。厚板坯中碳钢渣膜厚度均匀性稍弱些,结晶层复杂,晶体分层较多,紧靠结晶器壁的玻璃相多呈不连续分布,厚度在纵向不均匀,一般为0.05~0.15 mm;靠近结晶器的结晶层中有零星气孔出现,近圆状,直径大小约为0.05~0.08 mm。气孔率小于1%。

总体上,裂纹敏感性钢种的厚板坯渣膜结晶率高主要是因黄长石含量较高,而薄板坯渣膜结晶率高则主要是枪晶石占主导因素。厚板坯连铸的保护渣渣膜中晶体发育程度高于薄板坯渣膜的,这主要由于连铸工艺的不同,高拉速使得渣耗量明显高于厚板坯连铸,渣膜能够完成析晶的时间缩短而导致的。对于包晶钢,厚板坯连铸渣膜更多的是靠黄长石完成控制传热作用,薄板坯因高拉速需要渣膜具备一定的润滑性,避免铸坯发生粘结现象。而中碳钢连铸时,薄、厚板坯都具有足够的润滑性,薄板坯连铸保护渣渣膜的枪晶石高含量特点更利于渣膜对铸坯的控制传热作用。图2所示为裂纹敏感性钢板坯渣膜中常见矿物。

由于中国债券市场在资本市场的发展时间较短,与中国债券市场营销相关的金融产品较少,这在一定程度上阻碍了中国债券市场的发展。因此必须要加快研发中国债券市场相关产品,拓展中国债券市场营销业务。此外,中国债券市场还应大力发展和满足中国债券市场衍生品的要求,并在一定程度上拓宽中国债券市场的发展渠道。

  

图2 裂纹敏感性钢板坯渣膜中常见矿物

2.2 渣膜显微结构

薄板坯连铸保护渣渣膜的主要矿物为黄长石和枪晶石矿物。包晶钢渣膜中枪晶石含量在30~35%左右,以矛头状、粒状为主,黄长石含量略高于枪晶石,主要呈放射状。薄板坯连铸的渣膜结晶率略低于厚板坯连铸保护渣渣膜,润滑性稍高于厚板坯包晶钢连铸的保护渣渣膜。薄板坯中碳钢渣膜结晶率略高于厚板坯的,主要在于中碳钢是易裂钢种,在高拉速薄板坯连铸过程中,稍高的结晶率能够更好地控制钢液的热传递速度。

  

图3 渣膜的显微结构

薄板坯包晶钢渣膜厚度较均匀,分层现象较明显,自结晶器侧至铸坯侧呈“结晶层—玻璃层”2层结构,其中紧靠结晶器壁侧的渣膜存在少量玻璃相。薄板坯中碳钢渣膜厚度均匀程度较差,结构较复杂,从结晶器侧至铸坯侧呈 “玻璃层-结晶层-玻璃层”或“结晶层-玻璃层-结晶层”3层交替结构,结晶器侧出现“脱玻化”结晶层。结晶层主要分布于结晶器侧,晶体较为粗大,结晶层内存在明显分层。分析认为由于在渣膜厚度方向上温度梯度的存在,依次析出不同的结晶矿物,将结晶层进一步分开层次。渣膜中气孔多呈圆状,大小不一,气孔率约为3%~5%。

(1)厚板坯渣膜多呈“玻璃层-结晶层”2层结构,晶体发育程度较高。包晶钢渣膜结晶率高达90%,黄长石含量占80%,主要以雏菊状出现;而中碳钢渣膜结晶率仅在50%左右,枪晶石发育程度高呈现矛头状、板状,含量约25%。

不同板坯类型连铸保护渣渣膜矿物组成较为简单,主要是由黄长石和枪晶石组成,部分渣膜含有少量硅灰石,显微镜下观察结果与XRD分析图谱一致。厚板坯包晶钢渣膜结晶高达90~95%,主要含有大量黄长石及部分枪晶石,还有极少量的硅灰石矿物,黄长石多以雏菊状以为主,枪晶石主要为矛头状硅灰石则呈纤维状;而厚板坯中碳钢渣膜结晶率明显低于包晶钢渣膜结晶率,约在50%~55%左右,渣膜中以枪晶石和黄长石为主,黄长石多呈编织状,出现了板状枪晶石,相较于包晶钢的渣膜,黄长石的含量明显较少,枪晶石含量稍大些。

3 结论

(2)教师强调注意事项以及要思考的问题:①暗处理的目的是什么?②如何设置对照?③为什么不可以将装酒精的烧杯直接在酒精灯上加热?④用什么方法检验淀粉和氧气?

南北朝民歌的风格、内涵都与地域有着紧密的关联。南朝民歌有吴歌、西曲两类,多产生于长江流域商业发达之地,以反映男女之情的情歌特别发达,感情真挚细腻,情调艳丽柔弱,哀怨缠绵,绮丽精工,有较多的市井气息,多为整齐的四言或五言。郭茂倩《乐府诗集》曰:“吴歌杂曲,并出江南。……盖自永嘉渡江之后,下及梁、陈,咸都建业,吴声歌曲起于此也。”“西曲歌出于荆、郢、樊、邓之间,而其声节送和与吴歌亦异,故依其方俗而谓之西曲云。”[4]北歌多产生于大漠草原,主要反映以鲜卑族为主的北方游牧民族的生活情景,风格多爽朗奔放,质朴刚健,形式上以杂言多见。

(2)薄板坯渣膜结构主要呈“玻璃层-结晶层”交替3层结构,玻璃层较厚,铸坯侧出现结晶层。包晶钢渣膜结晶率略低于厚板坯包晶钢渣膜为85%左右,晶体粒度较小,黄长石呈放射状,含量约50%;而中碳钢渣膜结晶率达60%,晶体发育程度低,枪晶石含量达35%,多以粒状为主。

(3)薄、厚板坯连铸渣膜结晶矿物均主要由黄长石、枪晶石组成,部分渣膜含少量硅灰石。保护渣渣膜结构均表现为“玻璃层—结晶层”交差结构。厚板坯渣膜的高析晶率特点益于控制传热;薄板坯渣膜低结晶率、枪晶石多,利于润滑并减缓散热。

湖北河湖“病状”的“病因”是多方面的,有特殊的省情、水情等自然原因,也有管理体制障碍、行政法规缺位等原因,更有历史发展阶段的人类生产生活因素的负面影响等,多种因素相互交织,使得河湖健康问题棘手而迫切。

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韩秀丽,耿思疆,张玓,刘磊
《华北理工大学学报(自然科学版)》2018年第02期文献

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