1、第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會議（CCC’08）基金項目：國家自然基金資助項目(編號：50574109)作者簡介：趙艷紅，女，山東省菏澤市人，碩士研究生冶金工程.郵箱：zhaoyanhong@cqu.結晶器保護渣渣膜結構對傳熱的影響趙艷紅，唐萍，文光華，巴鈞濤（重慶大學材料科學與工程學院中國，400044）摘要：針對生產實際用中碳鋼寬板坯保護渣，在獲得實際渣膜和對應熱流的基礎上，本文主要研究了實際渣膜結構(晶粒大小、表面粗糙度和渣膜厚度)對

2、傳熱熱流的影響；利用實驗室開發(fā)的結晶器渣膜熱流模擬儀測試實際用渣的熱流并制取固態(tài)渣膜，研究實驗室所得渣膜結構與所測熱流的關系。研究表明結晶器渣膜熱流模擬儀可以較好的反映固態(tài)渣膜與結晶器壁接觸的界面熱阻的情況，這實現(xiàn)了實驗室對渣膜結構與傳熱熱流關系的模擬研究，為保護渣的合理配置提供了理論依據和方法。關鍵詞：連鑄結晶器保護渣熱流渣膜結構分類號：分類號：TF777TheEffectofMoldSlagFilmStructureontheHea

3、ttransferZHAOYanhongTANGPingWENGuanghuaBAJuntao（CollegeofMaterialsScienceEngineeringChongqingUniversityChongqing400044China）Abstract:Aimingatthecontinuouscastingmoldfluxofwideslabincastingmediumcarbonsteelinpracticebased

4、onthepracticalslagfilmcrespondingheatfluxobtainedthisarticlefocusedontwoaspectsoneftheeffectsofslagfilmstructure(crystalsizeslagfilmsurfaceroughnessthickness)ontheheatfluxtheotherftherelationsbetweenslagfilmstructurewith

5、thesamecompositionasthefield’sretrievedinthelabtheheatfluxmeasuredbytheheatfluxsimulatofmoldslagfilmthatisahomemadeequipment.Withthistypeofequipmentitwaspossibletoreflecttheinterfacethermalresistancebetweenmoldslagfilmwe

6、ll.Inadditionithadrealizedthestudyontherelationbetweenheatfluxslagfilmstructureinthelabaswellasprovidedthetheeticalbasismethodfcollocatingmoldpowdersreasonably.Keywds:continuouscastingmoldfluxheatfluxslagfilmstructure1引言

7、結晶器保護渣廣泛應用于連續(xù)鑄鋼過程中，它的使用對于改善鑄坯的表面質量以及提高整個連鑄過程的工作效率起著重要作用[1]。這是因為流入結晶器與鑄坯之間的保護渣層對從鑄坯到結晶器的傳熱以及鑄坯的潤滑具有關鍵影響。其中流入鑄坯與結晶器之間的液渣層作為潤滑劑保證了對鑄坯的潤滑，而由于結晶器冷卻水作用形成的固態(tài)渣膜層對于控制傳熱具有重要作用[2]。從高溫鋼水到結晶器冷卻水的傳熱機理是非常復雜的，該傳熱過程包括以下幾個環(huán)節(jié)：(1)凝固坯殼的傳熱、(2

8、)保護渣渣膜的傳熱、(4)固態(tài)渣膜與銅結晶器壁之間的界面?zhèn)鳠帷?5)銅結晶器的傳熱[3]。由于凝固坯殼和結晶器壁的導熱系數(shù)比較大，因此為了改善傳熱，應該重點研究保護渣層的傳熱和固態(tài)渣膜與銅結晶器壁之間的界面?zhèn)鳠?。然而，保護渣層包括液渣層和固渣層，而液渣層的傳熱能力較強，所以熱量從高溫鋼水傳輸?shù)浇Y晶器冷卻水的限制性環(huán)節(jié)是固態(tài)渣膜與銅結第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會議（CCC’08）33結果與討論3.1生產實際渣膜結構與熱流的關系圖3為中碳鋼在

9、拉速為0.8～1.0mmin條件下，用的表1所示的五個保護渣的現(xiàn)場熱流值。根據對這五個渣的生產實際渣膜結構分析知，五個渣析出的主要礦物皆為對傳熱有很好控制作用的槍晶石晶體。對靠近結晶器壁的渣膜通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)從1到4號渣的晶粒逐漸增大，5號渣略有減小，晶粒的大小影響到渣膜表面粗糙度的大小，圖4為研究渣膜的表面粗糙度變化特征。研究表明，粗糙度與晶粒大小的變化趨勢是一致的，晶粒增大，表面粗糙度增大。0.60.70.80.91.01.1

10、1.21.31.41.51.612345渣號熱流Mw?m2圖3各生產現(xiàn)場渣的熱流測試結果Fig.3Heatfluxofpracticalslagfilm15202530354012345渣號表面粗糙度m0.01.02.03.04.05.0渣膜厚度mm表面粗糙度渣膜厚度圖4各渣樣表面粗糙度和渣膜厚度測試結果Fig.4Surfaceroughnessslagfilmthickness由圖3、圖4反映，渣膜表面的粗糙度增加，結晶器內的傳熱熱流

11、降低。這是由于渣膜表面粗糙度增加，渣膜與結晶器壁接觸的界面熱阻越大，對傳熱的抑制作用，導致結晶器內的傳熱熱流降低。圖4還反映了各成分固態(tài)渣膜的厚度特征，圖5反映了渣膜厚度與結晶器傳熱熱流的關系。從圖中可以看出，對于用于同一鋼種類型的保護渣渣膜厚度變化不是很明顯，其變化范圍為2.00～2.51mm。并且與傳熱熱流之間沒有明顯的相關性。推測原因為，對于包晶中碳鋼保護渣，由于結晶性能較好，熱流的大小主要受渣膜結構引起的表面粗糙度的控制，渣膜厚

12、度影響較小。1.82.02.22.42.60.80.91.01.11.21.31.4結晶器傳熱熱流Mw.m2固態(tài)渣膜厚度mm圖5渣膜厚度與結晶器傳熱熱流的關系Fig.5Relationbetweenslagfilmthicknessheatflux同時，為了了解實際生產過程中彎月面以下不同高度位置的渣膜結構與熱流的關系，對3號渣在彎月面以下不同高度位置依次取出1#～5#渣，分析測試了結晶器高度方向上渣膜的表面粗糙度，測試結果如圖6所示。