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无氟CaO-AlO-TiO基高钛钢保护渣结晶行为及渣膜可视化

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钢铁 2024年

作者：朴占龙王雁胡桂渊朱立光张彩军王杏娟孙立根华北理工大学冶金与能源学院河北科技大学材料科学与工程学院河北省高品质钢连铸技术创新中心

高钛钢在浇铸过程中，结晶器内存在钢-渣界面反应现象，导致铸坯表面产生裂纹和缺陷，严重时甚至发生漏钢。为解决高钛钢钢-渣界面反应现象，开发出CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣，该渣系能够抑制钢-渣界面反应的发生，但其与CaO-Al2O3... 详细信息

高钛钢在浇铸过程中，结晶器内存在钢-渣界面反应现象，导致铸坯表面产生裂纹和缺陷，严重时甚至发生漏钢。为解决高钛钢钢-渣界面反应现象，开发出CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣，该渣系能够抑制钢-渣界面反应的发生，但其与CaO-Al2O3系保护渣主体成分都含有CaO和Al2O3，存在结晶能力强的可能，易导致润滑效果差。为此，深入探究CaO-Al2O3-TiO2基高钛钢保护渣结晶行为，并利用DHTT设备模拟结晶器内渣膜温度场而实现渣膜可视化研究，通过SEM-EDS解析渣膜矿相结构，为CaO-Al2O3-TiO2基保护渣的应用提供理论指导。研究结果表明，CaO-Al2O3-TiO2基保护渣临界冷却速率为10 ℃/s，开始结晶温度为1 350 ℃，孕育时间为345 s。高温区析出大量交错互锁的亮色条状钙钛矿晶体，低温区析出细小的钙钛矿和BaAl2O4。在结晶器弯月面至结晶器出口处，渣膜中液态渣膜逐渐减薄，结晶态渣膜逐渐增厚，但结晶器出口处仍存在液态渣膜。在结晶器内渣膜一直保持液态渣膜、结晶态渣膜、玻璃态渣膜3层稳定结构，说明在浇铸高钛钢过程中，CaO-Al2O3-TiO2基保护渣能够发挥控制传热和润滑铸坯的作用。

关键词：高钛钢临界冷却速率孕育时间渣膜结构可视化

MgO含量对CaO-AlO-TiO基连铸保护渣界面性质的影响

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炼钢 2024年

作者：王杏娟魏天烁朴占龙袁志鹏王宇华北理工大学冶金与能源学院河北省高品质钢连铸技术创新中心山东省路桥集团有限公司

高钛钢连铸生产过程中结晶器内的钢渣界面反应较为严重，易造成铸坯品质下降、连浇困难等问题。利用热丝法对3%、8%、10%三种不同MgO质量分数的保护渣接触角进行了测定，并基于此计算出其表面张力和渣钢界面张力，此外结合拉曼光谱和Sci... 详细信息

高钛钢连铸生产过程中结晶器内的钢渣界面反应较为严重，易造成铸坯品质下降、连浇困难等问题。利用热丝法对3%、8%、10%三种不同MgO质量分数的保护渣接触角进行了测定，并基于此计算出其表面张力和渣钢界面张力，此外结合拉曼光谱和Scigress软件模拟，从微观结构的角度分析了MgO含量与渣钢界面张力的变化规律。研究结果表明，1723 K温度下，保护渣中MgO质量分数为3%、8%、10%时，接触角为35°、36.7°、39.8°；保护渣的表面张力为516.3、523.1、525.6 mN/m；渣钢界面张力为1421、1425、1440 mN/m。MgO质量分数在8%～10%时，渣钢界面张力上升速率明显加快，导致钢渣间的界面反应减弱，使得钢渣更容易分离。

关键词：保护渣接触角表面张力渣钢界面张力热丝法拉曼光谱

Na_(2)O对低碱度保护渣结晶性能的影响

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河北冶金 2024年第6期 10-16,57页

作者：马坤霞王浩南郭银星王杏娟河钢集团唐钢公司河北唐山0630161 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

裂纹敏感性钢种所用连铸保护渣普遍通过提高碱度来增强结晶性能,但高碱度会使得铸坯与结晶器之间的润滑变差,增大铸坯表面产生缺陷的风险。设计低碱度保护渣,使其能够具有与高碱度保护渣同样的结晶性能,并同时保持良好的润滑性能,是协... 详细信息

裂纹敏感性钢种所用连铸保护渣普遍通过提高碱度来增强结晶性能,但高碱度会使得铸坯与结晶器之间的润滑变差,增大铸坯表面产生缺陷的风险。设计低碱度保护渣,使其能够具有与高碱度保护渣同样的结晶性能,并同时保持良好的润滑性能,是协调裂纹敏感性钢种连铸过程中保护渣润滑性与控制传热关系的一项有效措施。本文采用SHTT-Ⅱ单丝设备,对不同Na_(2)O含量保护渣进行结晶性能测试,并绘制TTT和CCT曲线;利用Scigress分子动力学软件进行模拟研究,发现随Na_(2)O含量的增加,保护渣结晶温度升高,结晶率提升,孕育时间缩短,临界冷却速率逐渐增大,结晶出现变早,较易结晶。高温条件下熔渣结构体网络聚合度减小,黏度逐渐降低。在实验用Na_(2)O含量范围内,当Na_(2)O含量增加到15%时,在凝固过程中三配位氧个数增加150左右,有化合物生成。表明增加Na_(2)O含量可以控制弯月面区域极冷条件下的传热,实现低温快速结晶。

关键词：保护渣 Na_(2)O 低碱度结晶性能 TTT CCT

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1Cr13不锈钢连铸保护渣成分设计

特殊钢 2024年第5期45卷 90-96页

作者：朱立光宋磊王杏娟曲硕袁志鹏华北理工大学冶金与能源学院唐山063210 河北科技大学材料与工程学院石家庄050000 河钢集团唐钢公司热轧事业部唐山063600

在生产1Cr13不锈钢的过程中,铸坯出现了严重的纵裂漏钢及横向凹陷。利用FactSage8.2热力学软件计算三元以及四元相图对保护渣成分进行设计,同时,计算1Cr13不锈钢的凝固特性,由于该钢属于包晶钢,在凝固过程中会产生急剧的体积收缩,从而... 详细信息

在生产1Cr13不锈钢的过程中,铸坯出现了严重的纵裂漏钢及横向凹陷。利用FactSage8.2热力学软件计算三元以及四元相图对保护渣成分进行设计,同时,计算1Cr13不锈钢的凝固特性,由于该钢属于包晶钢,在凝固过程中会产生急剧的体积收缩,从而在坯壳薄弱处产生纵裂。为了避免初生坯壳不均匀引起的凹陷和纵裂,应适当提高保护渣碱度、改善保护渣结晶性能,并提升保护渣控制传热能力。新型保护渣碱度为1.5,渣成分为w[MgO]6%,w[Li_(2)O]2%,w[Al_(2)O_(3)]16%,w[Na_(2)O]8%,w[B_(2)O_(3)]3%,w[CaF_(2)]10%。1Cr13不锈钢原渣熔点为1155℃,定温黏度为0.442 Pa·s、转折温度1140℃,新型保护渣熔点为1120℃,黏度为0.304 Pa·s,转折温度为1171℃,结晶温度为1270℃。实际生产后,铸坯表面质量明显改善。

关键词：纵向裂纹横向凹陷 1Cr13不锈钢保护渣黏度

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高钛钢连铸结晶器内钢-渣界面反应行为

钢铁 2022年第3期57卷 61-70页

作者：朴占龙王杏娟张彩军朱立光李少英王博华北理工大学冶金与能源学院河北科技大学材料科学与工程学院河北省高品质钢连铸技术创新中心北京科技大学冶金与生态工程学院

为了更好地控制高钛钢在连铸生产过程中的钢-渣界面反应，利用电磁感应炉对w([Ti])为0.05%～1.91%的3个级别高钛钢和传统的CaO-SiO系保护渣进行钢-渣界面反应试验，进而系统地分析了不同Ti含量对钢-渣界面反应的影响规律。基于双膜理论... 详细信息

为了更好地控制高钛钢在连铸生产过程中的钢-渣界面反应，利用电磁感应炉对w([Ti])为0.05%～1.91%的3个级别高钛钢和传统的CaO-SiO系保护渣进行钢-渣界面反应试验，进而系统地分析了不同Ti含量对钢-渣界面反应的影响规律。基于双膜理论，考虑组元的质量传输，进而判断钢-渣界面反应的限制性环节，并结合质量守恒定律、化学平衡方程构建钢-渣界面反应动力学模型，揭示钢-渣界面反应机理，对钢-渣界面反应程度进行预测。研究结果表明，钢中w([Ti])为0.05%时，钢-渣界面反应较为微弱。w([Ti])为0.20%、反应达到平衡时，钢中w([Ti])从0.20%降低到0.01%,保护渣中w((SiO))从31.8%降低到29.1%,且反应达到平衡所需时间为600 s;当w([Ti])增加到1.91%、反应达到平衡时，钢中w([Ti])从1.91%降低到0.05%,保护渣中w((SiO))从31.77%降低到16.98%,且反应达到平衡所需时间为900 s。这说明钢中w([Ti])的增加明显加剧钢-渣界面反应程度，且延长反应达到平衡时所需时间。钢中Ti、Si以及保护渣中TiO、SiO的质量传输均对■与t的斜率有一定影响，说明4者的质量传输均为钢-渣界面反应的限制性环节，且Ti的质量传输对钢-渣界面反应程度的影响最为显著。将动力学模型的计算值与试验测定值对比发现，两者的变化趋势较为一致，说明该模型能够较好地预测钢-渣界面反应程度，进而为高钛钢和保护渣的钢-渣界面反应提供理论指导。

关键词：高钛钢保护渣钢-渣界面反应动力学模型双膜理论

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高拉速薄板坯连铸保护渣剪切变稀性质

钢铁 2022年第12期57卷 97-108页

作者：袁志鹏朱立光王杏娟王博张燕超华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河北省高品质钢连铸工程技术研究中心河北唐山063009 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018

针对高拉速薄板坯连铸保护渣现场使用过程中卷渣风险加剧、黏结报警频发等问题,通过使保护渣产生非牛顿流体行为,从而有效解决上述问题。该种新型保护渣具有剪切变稀的特性,即在较低剪切速率下具有较高黏度、在较高剪切速率下具有较低... 详细信息

针对高拉速薄板坯连铸保护渣现场使用过程中卷渣风险加剧、黏结报警频发等问题,通过使保护渣产生非牛顿流体行为,从而有效解决上述问题。该种新型保护渣具有剪切变稀的特性,即在较低剪切速率下具有较高黏度、在较高剪切速率下具有较低黏度。基于现场数据,计算出高拉速薄板坯结晶器钢液面表面区域的剪切速率为10~90s^(-1),结晶器弯月面及以下区域的剪切速率可达120~1600s^(-1)。采用旋转圆筒法研究了Al_(2)O_(3)对保护渣剪切变稀性质的影响。采用Oswald-De Waele幂律模型对剪切变稀行为进行了定量分析。结果表明,随着Al_(2)O_(3)含量的增加,保护渣剪切变稀性质先增强后减弱,Al_(2)O_(3)质量分数为8.61%的试样剪切变稀性质最强,其流动性指数最低达到0.7644。研究发现,非牛顿流体保护渣具有的剪切变稀性质能够满足在结晶器钢液面表面区域和弯月面及以下区域内对保护渣黏度的要求。基于高拉速薄板坯连铸的具体工艺参数,建立结晶器内多相耦合模型,通过模型计算发现,保护渣的剪切变稀性质增强不仅会明显降低剪切卷渣的风险,提高结晶器弯月面区域液渣流入的均匀性,而且在结晶器弯月面及以下区域具有更厚的液态渣膜,更容易实现全程液态润滑,同时提高了渣耗量,进一步剖析了保护渣剪切变稀性质的作用效果。本研究为开发非牛顿流体高拉速薄板坯连铸保护渣提供了理论依据。

关键词：保护渣薄板坯剪切速率剪切变稀多相耦合模型

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富硼渣碳热还原过程硼组元的迁移行为

钢铁 2014年第3期49卷 74-77,82页

作者：刘然高福王杏娟吕庆河北联合大学冶金与能源学院、现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

以富硼渣为原料,在热力学分析的基础上探讨了硼组元在碳热还原过程中的迁移行为,绘制了B-C-O优势区图,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测定了产物的相组成和显微结构。研究表明,富硼渣中的B2O3随反应温度的升高失重率变大,1 470℃... 详细信息

以富硼渣为原料,在热力学分析的基础上探讨了硼组元在碳热还原过程中的迁移行为,绘制了B-C-O优势区图,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测定了产物的相组成和显微结构。研究表明,富硼渣中的B2O3随反应温度的升高失重率变大,1 470℃,8h时B2O3的失重率为53.702%,B2O3以复合氧化物硼酸钙的形式存在于反应产物中,影响了B的挥发失重,且反应产物物相复杂。富硼渣中的硼组分被碳还原挥发,和镁硅组分一起形成白色粉末沉积在炉管口部。

关键词：富硼渣碳热还原 B2O3 挥发

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磁共振成像对乳腺肿瘤的诊断价值

中文科技期刊数据库（引文版）医药卫生 2022年第1期 252-254页

作者：王杏娟孙淑芹李景坡定州市人民医院CT核磁科河北定州073000

研究磁共振成像对乳腺肿瘤的诊断价值。方法:将我院2020.8.-2021.2.收治的29例患者作为本次研究对象,所有患者均接受病理检查和MRI检查,对乳腺包块MRI诊断和病理诊断及进行分析。结果:MRI诊断模式下,乳癌、纤维瘤、巨大纤维瘤、以及纤... 详细信息

研究磁共振成像对乳腺肿瘤的诊断价值。方法:将我院2020.8.-2021.2.收治的29例患者作为本次研究对象,所有患者均接受病理检查和MRI检查,对乳腺包块MRI诊断和病理诊断及进行分析。结果:MRI诊断模式下,乳癌、纤维瘤、巨大纤维瘤、以及纤维瘤样增生疾病诊断的精准性分别为94.76%、90.00%、100.00%、100.00%。MRI诊断检查影像学特征显示,肿块边缘表现的并不规则,呈现出分叶状,并且观察到密度也不是很均匀,甚至可以在表面观察到有粒状影,患者的腺叶结构也较为紊乱,T1WI外围呈现出等高信号,同时于其内部能够检测到不规则信号。结论:运用磁共振成像模式对乳腺肿瘤进行诊断,诊断价值颇高。

关键词：磁共振成像乳腺肿瘤诊断价值精准性

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高钛钢专用低反应性连铸保护渣成分设计

钢铁钒钛 2022年第4期43卷 134-141页

作者：王杏娟王宇朱立光邸天成靳贺斌朴占龙华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河北省高品质钢连铸技术创新中心河北唐山063000 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050000

高钛钢连铸过程采用传统的CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)连铸保护渣会发生剧烈的钢渣界面反应,影响连铸顺行。为减弱钢渣界面反应,设计了高钛钢低反应性连铸保护渣,通过钢渣界面热力学计算,确定CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)基保护渣的可行性,使用... 详细信息

高钛钢连铸过程采用传统的CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)连铸保护渣会发生剧烈的钢渣界面反应,影响连铸顺行。为减弱钢渣界面反应,设计了高钛钢低反应性连铸保护渣,通过钢渣界面热力学计算,确定CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)基保护渣的可行性,使用Factsage热力学软件计算低反应性保护渣成分范围,对拟定的三组保护渣采用旋转黏度测试仪和全自动炉渣熔点熔速测定仪测量其黏度和熔点,并对新开发的适合连铸生产的保护渣采用VSgr-60-2000型真空气氛压力烧结炉进行钢渣界面反应试验。结果表明,开发的高钛钢专用CaO-Al_(2)O_(3)系低反应性保护渣渣中CaO/Al_(2)O_(3)为1.1,配加10%CaF_(2)、7%MgO、5%Na_(2)O、3%K_(2)O、13%B_(2)O_(3)以及5%SiO_(2),黏度为0.413 Pa·s,熔点为1106℃,钢渣界面反应试验后,钢中Ti含量降低0.03个百分点,保护渣中TiO2含量增加0.002个百分点,界面反应微弱。新开发的保护渣极大程度抑制了钢渣界面反应的进行。

关键词：连铸高钛钢低反应性保护渣界面反应 Factsage热力学计算界面性能