隨著稀土研究的不斷深入,，稀土在鋼中的應(yīng)用得到了充分發(fā)揮,。稀土鋼連鑄時(shí)，稀土金屬氧化燒損產(chǎn)物及鋼液中的稀土脫氧產(chǎn)物進(jìn)入熔融保護(hù)渣中,，會(huì)對(duì)保護(hù)渣冶金性能產(chǎn)生負(fù)面影響,。使用普通保護(hù)渣澆注稀土鋼時(shí)，鑄坯表面缺陷增加,，鋼液溫降大,，拉坯速度降低，漏鋼幾率增加,，造成稀土鋼產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定以及生產(chǎn)效率低,。大量研究結(jié)果表明，除連鑄工藝和澆注鋼種的原因外,，保護(hù)渣與稀土鋼的連鑄工藝參數(shù)不匹配是限制稀土鋼澆注的主要問題,。
結(jié)晶溫度是保護(hù)渣的主要性能指標(biāo)之一。結(jié)晶器氣隙內(nèi)液渣在凝固過程中的結(jié)晶行為會(huì)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鑄坯的潤(rùn)滑和傳熱產(chǎn)生重要影響,。HKyoden等“發(fā)現(xiàn),，保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高易導(dǎo)致鑄坯一結(jié)晶器之間的熱傳遞速度降低。熱傳遞速度慢雖然可以減少鑄坯表面縱向裂紋,，但由此而造成的粘結(jié)將使拉漏率增大,。保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶器一鑄坯之間的摩擦力增大。至今,，國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在保護(hù)渣組成對(duì)其結(jié)晶特性的影響方面,，認(rèn)為保護(hù)渣組成與保護(hù)渣結(jié)晶溫度有密切的關(guān)系,。HKyoden[3等的研究結(jié)果表明，保護(hù)渣堿度高時(shí)其結(jié)晶溫度也高,。文獻(xiàn)[8～103的研究結(jié)果表明,，添加BaO可防止保護(hù)渣結(jié)晶；在結(jié)晶開始時(shí)添加一定量的氧化鋁,，保護(hù)渣將轉(zhuǎn)變成全玻璃態(tài),。
1.研究方法
實(shí)驗(yàn)采用預(yù)熔型連鑄保護(hù)渣，其粒度小于0.074mm,。渣料由化學(xué)純?cè)噭┡渲贫?，?jīng)過充分混勻后在1400℃熔化10min，然后急冷,、破碎,、研磨、篩分和干燥,，制成11種不同組分的預(yù)熔基渣,。然后，將預(yù)熔基渣分別與不同含量的稀土氧化物粉末充分混合,。實(shí)驗(yàn)用稀土氧化物為現(xiàn)場(chǎng)用稀土絲在空氣中燃燒后的產(chǎn)物,，其化學(xué)成分為：cLaO3+ce0>80，OJ(pr2+Nd2<15,，其它成分小于5。取30mg配制好的渣料放入差熱微機(jī)天平專用的剛玉坩堝內(nèi),，以30℃/min的升溫速度快速加熱至1300℃,，恒溫10rain后以10℃/min的冷卻速度降溫至800℃。實(shí)驗(yàn)中用氮?dú)庾鳛樘炱胶蜖t膛的保護(hù)氣氛,。采用SDTATGA型微機(jī)熱重一差熱分析儀測(cè)量保護(hù)渣的結(jié)晶溫度,。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)差熱計(jì)算機(jī)曲線將保護(hù)渣析晶開始溫度定為保護(hù)渣的結(jié)晶溫度。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
稀土氧化物從零增加到5時(shí),，保護(hù)渣結(jié)晶溫度顯著升高,。對(duì)于R-0.9和1.2的兩種保護(hù)渣，結(jié)晶溫度升高了大約100℃,。若稀土氧化物含量繼續(xù)增加,，保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高速度減慢。堿度較低的保護(hù)渣(R-0.6)因其粘度較大(硅酸鹽復(fù)合離子聚合長(zhǎng)大使熔渣流動(dòng)性變差)不利于產(chǎn)生初生晶核,，冷卻過程中易形成過冷的玻璃相,，因此稀土氧化物對(duì)其結(jié)晶溫度的影響遠(yuǎn)比前兩種高堿度保護(hù)渣小。結(jié)合X射線分析可知,，稀土氧化物進(jìn)入保護(hù)渣后會(huì)與保護(hù)渣組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，生成高熔點(diǎn)相(如鈰鈣硅石,、稀土氟化物等)，導(dǎo)致冷卻過程中液態(tài)保護(hù)渣過早出現(xiàn)初生晶核,。隨稀土氧化物含量的繼續(xù)增加,，稀土氧化物在保護(hù)渣中的溶解趨于飽和，過剩稀土氧化物以固相形式存在,，不會(huì)影響保護(hù)渣的結(jié)晶溫度,。
BaO可明顯降低保護(hù)渣的結(jié)晶溫度。保持不變,、在渣中添加5的BaO代替CaO,，可以使保護(hù)渣的結(jié)晶溫度從1012℃降至956℃。另外,，隨著稀土氧化物含量的增加,，添加和未添加BaO的兩種保護(hù)渣結(jié)晶溫度的升高趨勢(shì)大致相同，結(jié)晶溫度明顯升高,。而在稀土氧化物含量從5增加到15的過程,，保護(hù)渣結(jié)晶溫度上升緩慢。
由此得知,，BaO雖然可以降低初始組分保護(hù)渣的結(jié)晶溫度,，但對(duì)含有稀土氧化物的保護(hù)渣的結(jié)晶溫度的影響不明顯。分析認(rèn)為,，BaO會(huì)與保護(hù)渣生成低熔點(diǎn)穩(wěn)定相,，在本實(shí)驗(yàn)條件下兩者之間的反應(yīng)可能不具備熱力學(xué)條件。美國(guó)陶瓷協(xié)會(huì)公布的二元相圖表明引,，BaO與稀土氧化物L(fēng)a,。O。發(fā)生二元共晶反應(yīng)的最低溫度約為1580℃,。因此,，加入BaO并不能徹底解決因稀土氧化物增加而造成的保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高的問題，但是加入BaO后保護(hù)渣的熔點(diǎn)和粘度都有所降低,，這有利于稀土氧化物在保護(hù)渣中的溶解和擴(kuò)散,。
3.結(jié)論
(1)稀土氧化物對(duì)保護(hù)渣結(jié)晶溫度的影響明顯，特別是稀土氧化物從零增加到5時(shí),，對(duì)保護(hù)渣結(jié)晶溫度的影響最顯著,。
(2)保護(hù)渣中加入BaO并不能徹底解決稀土氧化物造成的保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高的問題，但加入BaO后降低了保護(hù)渣的熔點(diǎn)和粘度,，有利于稀土氧化物在保護(hù)渣中的溶解和擴(kuò)散,。
(3)加入Li。O部分阻止了SiOl與其它陽離子(包括稀土離子)形成離子對(duì),，從而抑制了高熔點(diǎn)結(jié)晶相的析出,，宏觀表現(xiàn)為稀土氧化物保護(hù)渣的結(jié)晶溫度有所降低,。
(4)保護(hù)渣中加入Bo后，基本上可以消除稀土氧化物造成的保護(hù)渣結(jié)晶溫度升高的現(xiàn)象,。