【摘 要】
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高铝含量钢水在连铸过程中,由于钢液中的Al容易与保护渣中的组分发生氧化还原反应,导致保护渣中SiO2含量减少、Al2O3含量增加,引起保护渣的成分发生巨变,对连铸生产造成不利影响。为了避免钢液与保护渣之间的反应,通常情况下采用低SiO2含量的非反应性保护渣,即降低渣中SiO2浓度,使其低于与Al发生反应的最低浓度。非反应性保护渣解决了高铝钢在连铸过程中Al还原渣中SiO2的问题,但是由于渣中SiO
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目:高铝钢连铸结晶器保护渣热力学行为及过程数学模拟,编号:51874198,项目负责人:陈建斌；
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高铝含量钢水在连铸过程中,由于钢液中的Al容易与保护渣中的组分发生氧化还原反应,导致保护渣中SiO2含量减少、Al2O3含量增加,引起保护渣的成分发生巨变,对连铸生产造成不利影响。为了避免钢液与保护渣之间的反应,通常情况下采用低SiO2含量的非反应性保护渣,即降低渣中SiO2浓度,使其低于与Al发生反应的最低浓度。非反应性保护渣解决了高铝钢在连铸过程中Al还原渣中SiO2的问题,但是由于渣中SiO2含量很低,Al2O3含量很高,会造成保护渣的熔点升高、粘度增大等缺点。现有研究一般在非反应性保护渣中添加B2O3,B2O3能显著降低保护渣的熔点和粘度,但在和钢液接触时,B2O3也会与钢液中的Al发生反应,为此,需要得到保护渣中不与Al反应的B2O3的临界含量,以便所配制的保护渣避免在连铸过程中发生B2O3与Al的渣钢反应。这取决于反应的热力学,因而需要渣中B2O3活度系数和活度数据。本课题针对高铝钢连铸过程中在结晶器内发生的钢液中Al还原保护渣中B2O3组分的反应展开,以CaO-SiO2-Al2O3系熔渣为基础渣系,添加MnO、MgO、B2O3组分的保护渣渣系为研究对象。采用化学平衡法,在1723K温度下,以液态金属Cu作为金属溶剂,在高纯石墨坩埚内利用渣金平衡实验研究保护渣中B2O3、SiO2和MnO组分的活度系数和活度及其与各组分浓度、碱度（CaO/（SiO2+Al2O3））间的关系。研究结果表明,在1723K时:（1）当碱度 B=0.84-1.61,xSiO2=0.024-0.122,xAl2O3=0.147-0.297 时,γB2O3和aB2O3随着B2O3浓度的增大而增大。（2）当碱度 B=0.59-1.12,xB2O3=0.072-0.093,xAl2O3=0.22-0.36 时,γB32O3和aB2O3随着SiO2浓度的增大而增大（3）当碱度 B=0.59-1.00,xB2O3=0.073-0.093,xSiO2=0.024-0.158 时,γB2O3和aB2O3随Al2O3浓度的增大而增大;当碱度 B=1.12-1.61,xB2O3=0.072-0.088,xSiO2=0.066-0.104时,γB2O3和aB2O3随Al2O3浓度的增大而增大。（4）当 xB2O3=0.072-0.140,xSiO2=0.003-0.160,xAl2O3=0.147-0.356时,γB2O3 和 aB2O3随着碱度的增大而减小。（5）当碱度 B=0.59-1.12,xSiO2=0.035-0.061,xB2O3=0.090-0.095,xAl2O3=0.22-0.34时,γB2O3和aB2O3随着CaF2浓度的增大而减小。（6）B2O3的活度系数与保护渣中各组分间的关系为:γB2O3=-0.813+3.056xAl2O3-2.551xAl2O32+1.687xSiO2-0.618xSiO22-0.81xCaO+1.487xCaO2+0.12xB2O32+0.32xCaF2+0.867B-2.776xAl2O3 xSiO2-1.001xAl2O3xCaO-0.531xSiO2xCaO-1.058BxCaO-0.327BxCaF2（α=0.05,R=0.986,Adj.R2=0.957）（7）碳饱和Cu液中C还原B2O3的反应为-1.5级反应;C还原SiO2的反应-2.5级反应。（8）C还原B2O3的反应速率常数为5.78×10-11 mass%2.5·s-1,反应速率方程为:（?）（9）C还原SiO2的反应速率常数为7.17×10-5 mass%3.5·s-1,反应速率方程为:（?）
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