磁場對結(jié)晶器保護渣結(jié)晶特性及傳熱性能的影響研究.pdf

1、保護渣渣膜傳熱和潤滑性能是影響鑄坯表面質(zhì)量的重要因素，大量實踐表明保護渣在結(jié)晶器內(nèi)的傳熱和潤滑特性與渣膜結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)晶特性是其重要影響因素。電磁冶金已成熟應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)工藝，其對于提高鑄坯質(zhì)量及擴大連鑄品種都有著重要的作用。對于高溫條件下保護渣呈現(xiàn)離子狀態(tài)、具有一定的導電性，在磁場作用下，可能會受到磁場的力效應(yīng)、磁能效應(yīng)、熱效應(yīng)的影響，使保護渣的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，進而影響保護渣的結(jié)晶特性和傳熱性能。目前，研究者對保護渣結(jié)晶特性及傳熱性能

2、已做了大量的研究，然而都沒有考慮磁場對渣膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。本文針對磁場對保護渣結(jié)晶特性及傳熱性能的影響，實驗研究了不同磁感應(yīng)強度對保護渣渣膜的結(jié)晶特性（結(jié)晶礦相、結(jié)晶率、晶體尺寸）的影響，結(jié)合數(shù)值模擬分析，分析了磁場作用下保護渣渣膜溫度場的變化，研究了磁場對保護渣結(jié)晶和傳熱的影響。通過研究，得到如下結(jié)論：
　?、賹嶒灄l件下，磁場未改變保護渣析晶礦相的種類，析出物相主要為鎂黃長石、鈣鋁黃長石、槍晶石、輝石；隨著磁感應(yīng)強度的增大，保

3、護渣結(jié)晶率增加，晶粒尺寸變大。磁感應(yīng)強度從0 mT增加到60 mT時，保護渣膜的結(jié)晶率的相對增加量約31％-59%，晶粒尺寸增加約12-17μm。
　?、跀?shù)值模擬分析得出，隨著磁感應(yīng)強度的增加，渣膜外側(cè)溫度降低，渣膜內(nèi)溫度梯度增大，其影響程度會隨著結(jié)晶器長度的增加而增強。結(jié)晶器長度為750mm時，磁感應(yīng)強度由0 mT增加到60 mT，渣膜最低溫度由730 K降低到578 K，相差152K，溫度梯度由332 K/mm增加到384 K

4、/mm，相差52 K/mm。
　　③由于磁場對物質(zhì)的磁化作用，降低了形核所需吉布斯自由能，晶熱力學條件得以改善；當磁場感應(yīng)強度為60mT時，鎂黃長石、鈣鋁黃長石、槍晶石，輝石形核時體系自由能分別降低了2047 J/Kg、962 J/Kg、789 J/Kg、499 J/Kg。磁場還會促進熔渣離子定向遷移，動力學上有利于晶體長大；當磁場感應(yīng)強度為60mT時，鎂黃長石、鈣鋁黃長石、槍晶石、輝石所受到的磁場力分別為246 N/Kg、116