参考文献改正后.doc

低碳钢无氟模具粉末的发展与应用 摘要：众所周知，模具粉末中氟对人们的身体和环境是有害的。作为绿色生产的倡导者，宝钢开发了一种环保型的无氟模具粉末。这样的无氟渣模所存在的的主要问题是它的耐热性小，因此，这样模具导热性太大。这在一定程度上阻碍了浇注速度。用热流动模拟设备控制熔剂结晶的沉淀反应和适当的凝固温度。低碳钢中无氟模具粉末代替了氟和三氧化二硼，这成功地扩大了其在工业生产中的应用。生产结果显示，对于传统的铝镇静低碳钢，通过使用无氟硼模具粉末，在熔融钢种硼的增量少于百万分之1.3。 关键词：环境保护；无氟；模具粉末；低碳钢 1前言 模具粉末是很重要的炼钢辅助原料，它影响连续浇注过程的性能和平板的表面质量。模具粉末是一种多组分的硅酸盐材料、氟化物，通常加入5%~9%的量作为一种有效的、廉价的助熔剂。它不仅能显着地减少戎机的粘度，而且还是一种控制熔剂结晶的关组成成分。然而，众所周知氟化物是一种常见的污染空气和水的污染物，对环境和人体健康有害，沉积在牙齿和骨头中，从而引起骨疾病。它的危害远比二氧化硫严重。因此，POSCO在20世纪90年代就已经开始研究无氟模具粉末。日本和以重庆大学为首的国内大学也致力于环保型的模具粉末。近年来，随着一系列环境法律和条例的颁布以及企业也更加关注绿色生产与环境管理，无氟模具粉末在工业领域内的应用亟待扩展。自2003年以来，宝钢已经开始调查研究无氟模具粉末对大气以及对连续浇注的活水和设备腐蚀的影响。在2009年的连续浇注实验过程中人们首次意识到无氟模具粉末在工业的应用效果，结果显示，无氟模具粉末的应用具有实际的现实意义。随着低碳钢成为首次测试钢种，宝钢从2011年开始将环保模具粉末在工业上应用，他们通过膜热流动模拟设备，在平板连续浇注过程中成功开发了一种低碳钢无氟模具粉末。 2实验步骤与方法 2、1模具粉末设计思路 如上所述，氟化物在模具粉末中具有2个重要的作用：降低粘度和形成控制第一冷却传热的枪晶石。但是，对低碳钢而言，平板表面对裂缝敏感性不是很强，在通常情况下，在连续的浇注过程中是优先考虑高速浇注的，这要求熔剂有低的结晶性能和良好的刚性。因此，在应用低膜热敏电阻能够检测到平板是否得到充分润滑的条件下，模具中的厚固化壳足够确保高的浇注速度。因此，人们相信，对于低碳钢，氟化物在模具粉末中扮演一个更重要的角色是降低粘度，而结晶可以被忽略。 根据国内外参考文献，一般来说，助熔剂是三氧化二硼，氧化锂和氧化钠作为备选方案。氟化物某种程度上降低了熔点和粘度，在成本还是助熔效果方面三氧化二硼是最好的选择。传统的含氟的模具粉末以常规的物理性能（例如熔点、粘度等）为基础，在平板连续浇注的测试过程中，人们研发了三氧化二硼替代氟的环保型模具粉末。 2、2实验条件 测试钢种是简单的低碳钢，它的合成物在表1中显示。浇注机床有两条钢绞线和一个浇口盘。平板截面积是（1000—1300）×250mm，浇注速度是1.4m/min。在测试期间一条钢绞线利用传统的含氟模具粉末，另一条领用无氟模具粉末。表2显示了模具粉末试件的合成物和物理性能。包括最初的试件在700℃烧熔2小时候分析，熔融的试件超过模具中钢水的熔剂。 表1 低碳钢的化学性能 % 2、3热传递试验装置和方法 模具粉末的功能之一是控制模具的热传递，用图1显示的方法测量。尺寸为￠30mm,厚度为4mm的渣皮是有模具粉末组成的。调整好水冷模具的温度上限，用高功率红外线电子管加热至1350℃.因此，渣膜的温度条件可以在铜板和初始壳中模仿。在水冷模具中设置温差电偶，根据对温度的测量结果，热流动/可以\按下面的公式运算： q=k△T/d (1) 其中q是热流量（W/m2）;k是铜的热传递系数，其值为381W/m·K，△T是两个测量点的温差（K），d是两个测量点之间的距离（m）。 3结果与讨论 3、1无氟模具粉末存在的问题 试件A是传统的含氟模具粉末，试件B是早期研发的无氟模具粉末，假设它的熔点和粘度与传统的含氟模具粉末相同，在6度下试验显示结果较为理想。耗损和液体溶剂层厚度与传统模具粉末保持相同，平板的表面质量符合要求，所有的平板都能将热传递出去。从后期过程反馈的结果来看或后期反馈结果显示，两条钢绞线平板的裂纹检测率仍然保持在原有水平，而无氟模具粉末的缺点很明显-模具铜在连续浇注过程中综合热传递系数变高，如图2所示。试件A的一般综合热传递系数为1000-1100W/(m2·K)，浇注速度1.4m/min。但试件B的综合热传递系数却达到了1300 W/(m2·K)，其最高值接近生产经验浇板机的上限,为1400 W/(m2·K)。如果综合热传递系数超过临界值，模具的冷却能力将变得太强，在模具铜和初始壳中直接产生一种稀释剂固体渣模，增加壳与铜亲和可能性，其稳定性将受到较大的影响。模具的综合热传递