Создание шлакообразующих смесей для непрерывной разливки слябовых заготовок на основе оценки их физико-химических параметров, обеспечивающих получение качественной продукции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Анисимов, Константин Николаевич

• Анисимов, Константин Николаевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Анисимов, Константин Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Свойства шлакообразующих смесей

1.1.1 Вязкость расплава ШОС

1.1.2 Температуры плавления и кристаллизации

1.1.3 Скорость плавления ШОС

1.2 Рабочие характеристики шлакообразующей смеси в кристаллизаторе

1.2.1 Расход шлакообразующей смеси

1.2.3 Гарнисаж ШОС и оценка его влияния на теплоотдачу в кристаллизаторе

1.3 Поверхностные дефекты, связанные со шлакообразующими смесями

1.4 Методы контроля работы ШОС

Выводы по главе

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Изучение поверхности, микроструктуры и фазового состава шлакового гарнисажа

2.2 Определение теплофизических характеристик ШОС

2.3 Определение скорости плавления

2.4 Определение вязкости

2.5 Температура плавления и кристаллизации

2.6 Информационно-измерительная система работы кристаллизатора

3 АНАЛИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДАННЫХ И РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА СЛИТКА

3.1 Анализ отсортировки слябов по поверхностным дефектам

3.2 Разработка критериев применимости ШОС

Выводы по главе

4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА

4.1 Лабораторные исследования физических свойств ШОС

4.2 Математическое моделирование состояния гарнисажа ШОС в зазоре

4.3 Определение сил трения в кристаллизаторе

Выводы по главе

5 РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ ОПЫТНЫХ ШОС

5.1 Скорость плавления и содержание углерода

5.2 Вязкость. Температура плавления и кристаллизации

5.3 Разработка опытных составов ШОС и характеристики исходных материалов для их производства

5.4 Промышленные испытания порошковых ШОС

5.5 Промышленные испытания гранулированных ШОС

Выводы по главе

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Основные компоненты для изготовления ШОС

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Требования к гранулометрическому составу и влажности материалов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Контроль исходных материалов для изготовления ШОС

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Патент

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Акт внедрения

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Акт опытно-промышленного опробования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание шлакообразующих смесей для непрерывной разливки слябовых заготовок на основе оценки их физико-химических параметров, обеспечивающих получение качественной продукции»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время процесс непрерывной разливки осуществляется с применением шлакообразующих смесей (ШОС), которые оказывают существенное влияние на качество непрерывнолитой заготовки и стабильность самого процесса.

Постоянное повышение требований по качеству металла и расширение разливаемого марочного и размерного сортамента заставляет металлургические предприятия испытывать новые составы ШОС. Поэтому на заводах постоянно проводятся испытания ШОС, большинство из которых поставляется импортными компаниями. Опираясь на опыт применения своих составов на других заводах, они рекомендуют ШОС отечественным предприятиям, но в процессе испытаний часто возникают аварийные ситуации или наблюдается повышенная пораженность слябов поверхностными дефектами. Это объясняется технической и технологической уникальностью каждого предприятия, поэтому хорошие результаты, которые показывают ШОС на одном предприятии, зачастую не удается повторить на других.

Для снижения вероятности возникновения поверхностных дефектов и предотвращения аварийных ситуаций при испытаниях новых составов смесей необходимо иметь критерии оценки их применимости, которые бы позволили до проведения испытаний и/или с первых минут разливки оценивать целесообразность применения той или иной ШОС. В качестве критериев могут выступать как определенные физико-химические характеристики смесей, так и результаты обработки данных информационно-измерительной системы, установленной в кристаллизаторе МНЛЗ. Многие отечественные предприятия оснащены таким оборудованием. Для разработки такой критериальной оценки необходимо провести комплексную работу по изучению взаимосвязи физико-химических свойств ШОС, дефектности непрерывнолитых заготовок металла и показаний информационно-измерительной системы работы кристаллизатора.

Таким образом, разработка критериев применимости ШОС в условиях конкретного предприятия является актуальной задачей, имеющей практическое значение.

Степень изученности вопроса. Несмотря на многолетний опыт применения ШОС в непрерывной разливке стали, их изучение остаётся актуальным и востребованным в наши дни. Основным направлением исследований является изучение влияния химического и компонентного состава на физико-химические и теплофизические свойства. Множество исследований посвящено изучению минералов, фаз и структуры шлакового гарнисажа. Однако анализ многочисленных исследований показал, что к настоящему времени отсутствует достоверная модель, связывающая перечисленные выше параметры с процессами теплообмена в кристаллизаторе, т.е.:

- математическое моделирование процесса кристаллизации, учитывающее изменение свойств шлакового гарнисажа в зависимости от его состава и градиента температур в кристаллизаторе, позволяющее прогнозировать формирование поверхностных дефектов.

Построение данной модели невозможно без определения следующих закономерностей:

- определение зависимости эффективного коэффициента теплопроводности и термического сопротивления газового зазора в системе «слиток - гарнисаж - кристаллизатор» от температурных условий разливки;

- установление влияния минералогического состава и шероховатости поверхности гарнисажа различных типов ШОС на процессы теплообмена в системе «слиток - гарнисаж -кристаллизатор».

Цель и задачи работы. Целью исследования является разработка технологии непрерывной разливки с применением ШОС созданных на основе критериальной оценки их работоспособности и обеспечивающих повышение качества слябовых заготовок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить влияние физико-химических свойств ШОС на дефектность непрерывнолитых слябовых заготовок;

- регламентировать требования к показаниям информационно-измерительной системы «Кристаллизатор» с целью минимизации дефектов непрерывнолитой слябовой заготовки;

- разработать модель формирования гарнисажа в кристаллизаторе, учитывающую свойства применяемых ШОС, и адаптировать ее к конкретным производственным условиям ПАО «Северсталь»;

- разработать методику и создать установку для определения теплофизических параметров ШОС;

- разработать и реализовать способы прогнозирования свойств ШОС;

- на основе решения вышеперечисленных задач разработать составы ШОС, обеспечивающие заданные физико-химические свойства ШОС.

Объектом исследования являются шлакообразующие смеси для непрерывной разливки стали на слябовых УНРС конверторного производства ПАО «Северсталь».

Предмет исследования - разработка оптимальных характеристик шлакообразующих смесей, обеспечивающих получение гарантированных показателей качества непрерывнолитых заготовок.

Материалы и методы исследований. Материалами исследований являются промышленные ШОС, применяемые в конвертерном производстве ПАО «Северсталь». Для разработки критериев качества использовали данные информационно-измерительной системы

«Кристаллизатор» в составе оборудования комбината. Изучение структуры и фазовых составов ШОС было выполнено с помощью рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа. Геометрия поверхности образцов определена на лазерном профилографе. Лабораторные исследования физико-химических свойств ШОС выполнены на высокотемпературном микроскопе, ротационном вискозиметре и на наклонном желобе. Скорость плавления и теплофизические параметры ШОС изучены на лабораторных установках, разработанных в рамках данной работы. Достоверность лабораторных измерений подтверждена тестовыми испытаниями.

Научная новизна:

1. На основе оптимизационного подхода определено изменение термического сопротивления газового зазора в системе «гарнисаж - стенка кристаллизатора» в зависимости от толщины гарнисажа ШОС. Термическое сопротивление газового зазора при общей толщине гарнисажа от 0,3 до 2 мм для высокоосновной ШОС (CaO/SiO2 >1,2) находится в интервале от 0,0005 до 0,0030 (К-м2)/Вт, а для низкоосновных ШОС (CaO/SiO2=0,85-0,95) - от 0,0006 до 0,0015 (К-м2)/Вт. Впервые получены зависимости термического сопротивления газового зазора от толщины гарнисажа и температуры на границе раздела «закристаллизовавшаяся ШОС - газовая фаза».

2. Разработана комплексная модель критериев работы ШОС, учитывающая их физико-химические свойства и показания информационно-измерительной системы работы кристаллизатора. Для разливки низкоуглеродистого, перитектического и среднеуглеродистого металла рекомендованы следующие физико-химические параметры ШОС: вязкость (Па-с при температуре 1300 °С) - 0,13...0,23; 0,35...0,45 и 0,34...0,44 соответственно; температура начала плавления (°С) - 1055.1095; 1155.1195 и 1110.1150 соответственно; основность (CaO/SiO2) - 0,85.0,92; 1,15.1,25 и 0,86.0,96 соответственно.

3. Получены зависимости характеристических температур ШОС (деформации, начала плавления и растекания) от химического состава при содержании в ШОС (мас. %) 26 < CaO < 45; 1 < F < 12; 33 < ^2 < 41; 1 < Al2Oз < 15; 2 < Na2O < 14; 0 < ХЮ < 3 и 0,5 < MgO < 7, позволяющие прогнозировать их значения с точностью ± 2,8 %.

4. Разработана и реализована модель кристаллизации, отличающаяся применением температурной зависимости газового зазора и параметрами контактного теплообмена между слитком и гарнисажем ШОС. Модель основана на сочетании реальных значений распределения температур в стенке кристаллизатора и среднего теплового потока и лабораторных данных по определению теплофизических характеристик ШОС.

5. Результаты моделирования позволяют прогнозировать фазовое состояние гарнисажа и оценивать вероятность образования дефектов непрерывнолитой заготовки на основе установления соотношения сил жидкостного и сухого трения в кристаллизаторе.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности:

- Получена зависимость для расчета значений вязкости ШОС при температуре 1300 °С для диапазона 0,15-0,7 Па-с при содержании (мас. %) 13 < CaO < 39; 7 < CaF2 < 23; 33 < SiO2 < 4; 3 < Al2Oз < 15; 2 < Na2O < 12; 0 < K2O < 3,5 и 0,5 < MgO < 4 с точностью определения ± 10 %.

- Получено соотношение для оценки содержания углерода в разрабатываемых ШОС, предназначенных для разливки низкоуглеродистых, перитектических и углеродистых сталей. Соотношение позволяет определять содержание углерода в составе ШОС по её заданной вязкости для обеспечения оптимального расхода ШОС в процессе разливки стали.

- Разработана и реализована математическая модель, основанная на фактических значениях параметров разливки низкоуглеродистых, перитектических и углеродистых сталей, прогнозирующая вероятность появления поверхностных дефектов непрерывнолитой заготовки;

- Разработаны и внедрены критерии оценки применимости ШОС для условий конвертерного производства ПАО «Северсталь», основанные на обработке данных информационно-измерительной системы «Кристаллизатор» и физико-химических свойств ШОС. Получен акт внедрения;

- Разработаны ШОС, обеспечивающие повышение качества непрерывнолитой слябовой заготовки и, как следствие, листового проката: суммарная дефектность проката снижена с 1,11 до 0,22 отн. % и 0,61 до 0 отн. % для низкоуглеродистого и перитектического металла соответственно. Получен акт опытно-промышленного опробования и патент РФ на изобретение №2555277.

- Усовершенствован процесс грануляции ШОС в башенном распылительном сушиле, обеспечивающий повышение прочности гранул и снижение доли пылевидной фракции с 5 до 1 мас. %.

Положения, выносимые на защиту:

1. Зависимость термического сопротивления газового зазора в системе «гарнисаж -стенка кристаллизатора»;

2. Зависимость характеристических температур ШОС от их химического состава;

3. Зависимость для расчёта значений вязкости ШОС при температуре 1300 °С;

4. Критерии оценки применимости ШОС для условий конвертерного производства ПАО «Северсталь»;

5. Математическая модель, прогнозирующая вероятность появления поверхностных дефектов непрерывнолитой заготовки.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов, п. 14 «Металлургические шлаки и их использование», п. 16 «Разливка продуктов плавки и методы непрерывной разливки».

Реализация и апробация работы. Разработанные шлакообразующие смеси для кристаллизатора испытаны в условиях конвертерного цеха ПАО «Северсталь». Всего было отлито 644 плавки с использованием опытных ШОС. Получены положительные результаты по улучшению качества поверхности отливаемых заготовок и готового проката.

Основные результаты работы обсуждались на следующих конференциях: XII Конгресс сталеплавильщиков, г. Выкса, 2012 г.; IV Конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», Москва, 2013 г.; Международная научно-техническая конференция «Технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали», НИТУ «МИСиС», Москва, 2015 г.; VII Конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», Москва, 2016 г.; XIV Международный конгресс сталеплавильщиков и производителей метала, г. Электросталь, 2016 г.; III Международная научно-техническая конференция «Научно-технический прогресс в черной металлургии», г. Череповец, 2017 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано восемь статей в журналах и сборниках научных трудов, в том числе пять статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, для публикации материалов диссертаций.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и шести приложений. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, включая 46 таблиц, 62 рисунка, и 181 литературный источник.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Свойства шлакообразующих смесей

Современные компонентные и химические составы ШОС для кристаллизаторов являются результатом многочисленных промышленных испытаний и научных исследований, как отечественных, так и зарубежных ученых и технических специалистов. До создания процесса непрерывной разливки стали разливка металла осуществлялась в изложницы, где и появились первые шлакообразующие смеси. Так, авторы статьи [1] в своих выводах указывают, что развитие технологии ШОС для процесса непрерывной разливки стали непосредственно связано с технологией разливочных смесей для изложниц. А.В. Лейтес в своей монографии [2] отмечал, что поворотным моментом в производстве непрерывнолитых заготовок в СССР и за рубежом оказалось применение ШОС для создания защитной среды в кристаллизаторе и промежуточных ковшах и подвод металла под уровень через погружаемые стаканы. Эти технологические решения кардинально улучшили качество поверхности слитка и способствовали развитию процесса непрерывной разливки стали. Также отмечается, что первое испытание шлакообразующей смеси в СССР (жидкая заливка на поверхность металла) было проведено в 1962 г. на машине полунепрерывного литья заготовок (МПНЛЗ) на заводе «Красный Октябрь». В этом же году было промышленное использование ШОС в кристаллизаторе МНЛЗ на заводе САФЕ (Франция) фирмы «Маннесманн-Демаг» (Германия) [3].

Интенсивное развитие и совершенствование процесса непрерывной разливки стали требовали создания новых химических и компонентных составов ШОС с определенными физико-химическими и технологическими показателями, обеспечивающими высокое качество поверхности заготовки и стабильную работу МНЛЗ. Таким образом, в металлургической области появилось отдельное направление по изучению и разработке ШОС, а также появились фирмы, специализирующиеся на производстве смесей всех типов: для сталеразливочного ковша, промежуточного ковша и кристаллизатора. Стоит выделить такие фирмы, как Stollberg (Германия), Alsical (Германия), Metallurgica (Германия), Prosimet (Италия), Steelin (Италия), Henan Xibao (Китай), ТехМет (Украина), Корад (Россия), Северо-Запад Огнеупор (Россия), Шлаксервис (Россия).

Под свойствами ШОС подразумеваются различные физические и технологические

характеристики, основные из которых общепризнаны. Это следующие характеристики [4]:

температура (оС) и продолжительность (мин) плавления смеси; скорость плавления смеси

(кг/(м2 с)); фракционный состав порошков (мкм) и гранул (мкм); насыпная масса (кг/дм3);

влажность (%); удельный расход (кг/т); теплопроводность порошкообразной и гранулированной

9

смеси (Вт/(м^)); вязкость шлака при 1300 оС (Пас), и его ассимилирующая способность по отношению к неметаллическим включениям; межфазное натяжение на границе «шлак - металл»; теплопроводность жидкого шлака (Вт/(м К)); смазка между оболочкой слитка и рабочими стенками кристаллизатора.

Основными функциями шлакообразующей смеси являются: защита металла от вторичного окисления; теплоизоляция мениска; смазка между стенкой кристаллизатора и формирующейся корочкой слитка; регулирование количества тепла, передаваемого от слитка к стенке кристаллизатора, и ассимиляция неметаллических включений.

1.1.1 Вязкость расплава ШОС

Вязкость шлакового расплава является характеристикой работы ШОС и одним из основных критериев при разработке и подборе смеси. Авторы работы [5] выделяют следующие функции вязкости (п) (или текучести = 1/ п) ШОС:

1) Определяет расход порошка и, следовательно, смазку оболочки;

2) Захват шлака, как правило, связан с вязкостью шлака;

3) Скорость эрозии погружаемого стакана пропорциональна текучести;

4) Глубина следов качания на заготовке может быть сведена к минимуму путем выбора вязкости смеси.

Стоит также добавить, что вязкость шлакового расплава - главный фактор, характеризующий их способность ШОС переходить в стеклообразное состояние [6]. ШОС имеют высокую способность к стеклованию, так как в их основу входит до 40% SiO2.

Сведения о вязкости ШОС обычно приводятся при температуре 1300 °С, поскольку это средняя температура в жидком слое шлака в кристаллизаторе. В лабораторных условиях вязкость определяют на высокотемпературных вискозиметрах ротационного/вибрационного типа и методом «наклонного желоба», для которого требуется градуировочный график. По виду получаемых на вискозиметрах политерм вязкости шлаки принято разделять на «длинные» и «короткие». Вязкость коротких шлаков, слабо зависящая от температуры, при затвердевании начинает интенсивно возрастать в отличие от длинных. Такое деление очень условное и характеризует лишь относительную склонность шлаков к кристаллизации, и в зависимости от скорости охлаждения, массы образца, размера воспринимающего элемента вискозиметра и т.п., один и тот же шлак может быть, как длинным, так и коротким [7]. При этом температура, при которой интенсивно изменяется вязкость шлака, называется температурой излома (Тизл). К. Миллс [5] полагает, что Тизл представляет собой температуру солидус (Тс) шлака. Шлаки, склонные к образованию аморфной структуры, не имеют точки излома, так как постепенно

превращаются из перегретой жидкости в переохлажденную жидкость, до тех пор, пока они не достигнут температуры стеклования (Гст) [5].

Поведение жидкого шлака подчиняется законам течения идеальной жидкости Ньютона (ньютоновская жидкость) [5,7, 8]. Однако ряд исследователей доказали, что характер течения шлакового расплава соответствует псевдо-пластической жидкости (т.е. зависящей от скорости сдвига) [9, 10] с вязкоупругими свойствами [11,12]. По мнению А. Кондратьева [9], в жидких шлаковых системах ньютоновский характер течения наблюдается при малых скоростях сдвига, но с увеличением данного параметра вязкость резко уменьшается, а характер жидкости можно охарактеризовать как неньютоновский. По данным [10], изменение вязкости ШОС при измерении на ротационном вискозиметре установлено для всего интервала исследуемых скоростей сдвига (от 10 до 150 с-1). Наибольшее изменение вязкости наблюдалось при малых скоростях сдвига от 10 до 50 с-1, что, по мнению авторов, соответствует скоростям сдвига на мениске металла. О вязкоупругих свойствах шлака свидетельствуют результаты работ [11,12]. Так, с помощью эксперимента по релаксации напряжений [11] было установлено, что поведение шлака соответствует модели вязкоупругой жидкости Максвелла. В работе [12] измеренный вращательный момент графитового диска, опущенного в расплав ШОС, был меньше, чем его расчётное значение. По мнению автора, это связано с вязкоупругими свойствами и неньютоновским поведением расплавленной ШОС.

Вязкость шлакового расплава очень сильно зависит от температуры и химического состава. Химический состав представлен следующими оксидами: CaO, SiO2, Al2Oз, Na2O, K2O, MgO, Li2O, MnO, B2Oз, FexOу. В работах [13-21] было изучено влияние различных добавок на вязкость шлакового расплава. Детальный анализ данных показывает, что добавление оксидов щелочных (Na2O [13,14,17,19,21], K2O [13,19], Li2O [15,18-20]), щелочноземельных металлов (CaO [14, 17,21], MgO [17], BaO [17]) и некоторых легких металлов ^Ю2 [15]) приводит к снижению вязкости шлакового расплава. По данным А.В. Куклева [4], интенсивность влияния на вязкость растёт в ряду Li2O^Na2O^K2O. Увеличение SiO2 [13,14,17,21] и Al2Oз [2,13,18] приводит к повышению вязкости шлака. По мнению различных авторов добавки, B2Oз могут как понижать [15], так и повышать вязкость ШОС [18]. Оксиды Fe, Сг, Mn в зависимости от степени их окисления могут иметь различное влияние на вязкость. Основным регулятором вязкости в шлаках для разливки является фтор [13,14,16-17,19-21]. Его добавка способствует замещению мостиковых ионов кислорода в тетраэдрах ионами фтора, а процесс сопровождается разрывами связей Si - O - Si и существенным уменьшением размера кремнекислородных анионов и снижением вязкости [2].

В настоящее время существует большое число моделей прогнозирования вязкости оксидных расплавов. Для шлакообразующих смесей, в состав которых входит плавиковый шпат,

11

были разработаны конкретные модели оценки вязкости [21-30]. В работе [9] отмечается, что для описания температурной зависимости вязкости могут быть использованы эмпирические данные [22,23], уравнение Аррениуса [24-28] или Френкеля-Веймана [29,30], а также термодинамические модели [21]. Оценка вязкости в зависимости от химического состава представляет собой более сложную задачу и включает в себя следующие методы: эмпирический [21-23, 29,30], оптической основности [24], квазиструктурный [25-28].

В полностью эмпирических моделях, как правило, не существует фундаментальной связи между математическим описанием и физико-химическими свойствами ШОС. В работе [22] на основе большого объема экспериментальных данных была построена модель с использованием искусственной нейронной сети. Математическая модель показывает хорошие результаты прогнозирования 15-компонентной шлаковой системы при температурах 1300 и 1400 °С, но для обучения данной модели необходимы большие массивы данных. В случае прогнозирования вязкости состава, отличающегося от обучающих данных, модель показывает некорректные значения.

Большинство моделей [23-27] используют уравнение Аррениуса для описания температурной зависимости вязкости:

где: ПА - вязкость, Па-с; АА , ВА - постоянные; Т - температура, К.

В модели, разработанной К. Миллсом [24], композиционная зависимость связана со скорректированной оптической основностью шлака (лсогг), которая может быть рассчитана или получена из эксперимента. В основе моделей [25,27,28] лежат предположения о степени деполимеризации силикатного расплава в зависимости от концентрации модифицирующих оксидов. Причём авторы [28] в своей модели принимают, что CaF2 не участвует в разрыве связей Si - О - Si. В модели [26] автор вводит «сетевой параметр» и связывает его с индексом основности.

Во многих случаях было установлено [9], что модели, использующие зависимость Френкеля-Веймана, лучше согласовывались с экспериментальными данными, чем модели, использующие выражение Аррениуса. Зависимость Френкеля-Веймана имеет вид

(11)

(12)

где ПФ - вязкость, Па-с; Аф , ВФ - постоянные; Т - температура, К.

Наибольшее распространение получила модель П. Рибу [29], в которой температурная зависимость вязкости выражена уравнением Френкеля-Веймана. Автор классифицировал компоненты шлака по пяти различным категориям в зависимости от их способности разрывать или образовывать полимерные цепи в расплавленном шлаке. Проанализировав экспериментальные данные для параметров A и B, он получил зависимости вязкости от мольных долей компонентов в шлаке. Автором [30] были предложены модифицированные выражения для параметров A и B с учётом экспериментальных данных работ [21,24] и классификацией компонентов по шести категориям. Полученная модель показывает лучшие результаты расчетной вязкости для шлаков с большим содержанием Na2Ö и K2O в составе, чем модель Рибу.

В работах авторов [31,32] была разработана модель прогнозирования и расчёта комплекса свойств ШОС (интервала плавления и вязкости при постоянной температуре от 1200 до 1500 оС) с использованием параметров межатомного взаимодействия в расплаве на основе накопленных данных по ШОС, реализованная в программе «Шлак». Данную модель также можно считать эмпирической.

Несмотря на большое число моделей расчёта вязкости, значения, получаемые при их применении, зависят как от используемого авторами массива данных, так и от методики определения вязкости ШОС, т.е. к настоящему времени отсутствует универсальная модель расчета вязкости ШОС в зависимости от химического состава для всего многообразия применяемых смесей. При наличии достаточного массива данных в каждом конкретном случае целесообразна разработка выражения для прогнозирования вязкости ШОС.

1.1.2 Температуры плавления и кристаллизации

Температура плавления ШОС представляет собой интервал температур между температурами ликвидус (Гл) и солидус (ГС). Существуют различные методы их определения. Широко распространенным методом для определения значений характеристических температур ШОС является испытание на высокотемпературном нагревательном микроскопе. Эта методика описана в немецком стандарте DIN 51730 и первоначально использовалась для контроля плавления летучей золы ТЭЦ [4,33]. В дальнейшем она нашла широко применение в огнеупорной промышленности, в том числе при производстве ШОС. В её основе лежит фиксирование формоизменений спрессованного цилиндрического образца при нагревании в печи. На рисунке 1.1 представлены характерные формы образца в процессе нагрева, каждой из которой соответствует определенная температура. Условно эти температуры можно разделить на три -

температура деформации, начала плавления и растекания. Данная методика отличается хорошей повторяемостью результатов.

Рисунок 1.1. Изменение формы образца в процессе нагрева: а - исходное состояние; б - начало

деформации; в - начало плавления; г - растекание

Точке ликвидус соответствует температура растекания (течения) ШОС - Грас, а точке солидус - температура начала плавления - Гн.пл [33, 34]. В процессе определения температуры плавления ШОС на высокотемпературном микроскопе фиксируется ещё одна физическая величина - время расплавления образца [2].

Температуры ликвидус и солидус также могут быть получены с помощью дифференциального термического анализа или дифференциальной сканирующей калориметрии (ДТА/ДСК). Однако для получения достоверных и воспроизводимых данных требуется хорошее усреднение по фракционному и компонентному составам, так как в современных приборах ДТА/ДСК масса анализируемого образца измеряется в миллиграммах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анисимов, Константин Николаевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Carli R., Del Moro A., Righi C. Properties of fluxes for ingot casting and continuous casting // La Metallurgia Italiana. 2008. May. P. 13-18.

2. Лейтес А.В. Защита стали в процессе непрерывной разливки. М.: Металлургия,1984.

200 с.

3. История развития, сущность, преимущества и особенности непрерывной разливки стали [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://uas.su/books/mnlz/1.1/razdel11.php

4. Куклев А. В., Лейтес А. В. Практика непрерывной разливки стали. Металлургиздат, 2011. 428 с.

5. Mills K.C. et al. The performance and properties of mould fluxes // Ironmak. Steelmak. 2005. Vol.32, No. 1. P. 26-34.

6. Аппен А. Химия стекла. М: «Химия». 1974. 352 c.

7. Гладкий В.Н. Вискозиметрия металлургических расплавов. М: Металлургия. 1989. 96 c.

8. Sridhar S. Estimation models for molten slag and alloy viscosities // JOM. 2002. Vol. 54, No. 11. P. 46-50.

9. Kondratiev A., Jak E., Hayes P.C. Predicting slag viscosities in metallurgical systems // Jom.2002.Vol. 54, No. 11. P. 41-45.

10. Shin S.-H., Cho J.-W., Kim S.-H. Shear thinning behavior of calcium silicate-based mold fluxes at 1623 K // J. Am. Ceram. Soc. 2014. Vol. 97, No. 10. P. 3263-3269.

11. Sorimachi K. Visco-elastic behavior of mold powder for continuous casting of steel// Proc. 5th Int. Conf. of Molten Slags and Fluxes (Sydney, Australia, 1997). P. 781-786.

12. Matsushita T. et al. Stress relaxation behavior of molten slags// ISIJ Int. 2006.Vol. 46, No. 8. P. 1258-1263.

13. Шеель Е., Корте В. Влияние состава разливочного порошка на свойства шлака при разливке сталей на МНЛЗ // Черные металлы. 1987. No. 7. С. 18-25.

14. Han X.-L. et al. Influence of chemical composition of mold flux on viscosity and texture of slag film // Toxicological and Environmental Chemistry. 2015. Vol.98, No. 3. P. 511-517.

15. Arefpour A. et al. Investigation of viscosity's effects on continuous casting of steel mold powders containing B2O3, Li2O, TiO2, Fe2O3, ZnO and Na2O // Engineering. 2012. No. 4, P. 435-444.

16. Shahbazian K. et al. Experimental studies of viscosities of some CaO-CaF2-SiO2 slags // Ironmaking & Steelmaking. 1999. Vol. 26, No.3. P. 193-199.

17. Li H., Sun L., Ai L. The mould flux viscosity designing of high carbon steel for thin slab continuous casting // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 1022. P. 48-51.

18. Kawamoto M. et al. Design principles of mold powder for high speed continuous casting // ISIJ Int. 1994. Vol. 34, No.7. P. 593-598.

19. Chang H.Y., Lee T.F., Ejima T. Effect of alkali-metal oxide and fluoride on mold flux viscosity // Trans. Iron Steel Inst. Japan. 1987. Vol. 27, No. 10. P. 797-804.

20. Kim H., Sohn I. Effect of CaF2 and Li2O additives on the viscosity of CaO-SiO2-Na2O Slags // ISIJ Int. 2011. Vol. 51, No. 1. P. 1-8.

21. McCauley W.L., Apelian D. Viscosity of fluxes for the continuous casting of steel // Mineral Matter and Ash in Coal.1986. Vol. 301. Chapter 16. P. 215-222.

22. Hanao M. et al. Evaluation of viscosity of mold flux by using neural network computation // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No. 3. P. 346-351.

23. Dey A. Development of viscosity calculation method for mould powders // Ironmak. & Steelmak. 2014. Vol. 41, No. 2. P. 81-86.

24. Mills K., Sridhar S. Viscosities of ironmaking and steelmaking slags // Ironmak. & Steelmak. 1999. Vol. 26, No. 4. P. 262-268.

25. Zhang G.-H., Chou K.-C., Mills K. A Structurally based viscosity model for oxide melts // Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45. Issue 2. P. 698-706.

26. Iida T et al. Equation for estimating viscosities of industrial mold fluxes // High Temp. Mater. Processes. 2000. Vol.19, No. 3-4. P.155-164.

27. Miyabayashi Y. et. al. Model for estimating the viscosity of molten aluminosilicate containing calcium fluoride // ISIJ Int. 2009. Vol. 49, No. 3. P. 343-348.

28. Shu Q., Chou K.-C. Viscosity estimations of multi-component slags // Steel Research. 2011. Vol. 82, No. 7. P. 779-785.

29. Riboud P.V. et al. Improvement of continuous casting powders // Fachberichte Huttenpraxis Metallweiterverarbeitung. 1981. No. 19. P. 859-869.

30. Shu Q. Viscosity estimation for slags containing calcium fluoride // Jour. of Univ. of Science and Technology Beijing. 2005. Vol.12, No.3. P. 221-224.

31. Тогобицкая Д.Н. и др. От баз данных к базам знаний о свойствах металлургических шлаков: Сб. научн. тр. «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии». Дншропетровськ,: 1ЧМ НАН Украши, 2004. No. 9. С. 227-229.

32. Приходько Э.В. Компьютерная система для выбора оптимальных шлаковых смесей при разливке стали: Тр. конф. «Современные проблемы производства стали и управление качеством подготовки специалистов». Мариуполь. 2002. С. 286-289.

33. Brandaleze E. et al. Mould fluxes in the steel continuous casting process // Science and Technology of Casting Processes. 2012. Chapter 7. P. 205-233.

34. Лебедев И.В. Повышение ассимилирующей способности шлакового расплава в промежуточном ковше при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием. Дис...канд. тех. наук. М: ЦНИИчермет, 2014. 145 с.

35. Sridhar S. et al. Break temperature of mould fluxes and their relevance to continuous casting// Ironmak. & Steelmak. Vol. 27., No.3. 2000. P. 238-242.

36. Kim J. W. et al. Viscous characteristics of synthetic mold powder for high speed continuous casting: Proc. 4th Int. Conf. on Molten Slags and Fluxes (ISIJ, Tokyo, 1992). P. 468-473.

37. Hanao M. Influence of basicity of mold flux on its crystallization rate // ISIJ Int. 2013. Vol. 53, No. 4, P. 648-654.

38. Суворов С.И. и др. Кристаллизационная способность как критерий выбора шлакообразующих смесей в зависимости от марочного сортамента непрерывнолитых сталей // Сталь. 2010. №12. С. 14-16.

39. Kawamoto M. et al. Improvement of the initial stage of solidification by using mild cooling mold powder// ISIJ Int. 1997. Vol. 37, No. 2. P. 134-139.

40. Normanton A.S. et al. Mould powder consumption, melting and lubrication and their effects on mould heat transfer and subsequent surface quality of continuously cast slab // Technical Steel Research. ^rus UK Limited. London. 2005. 371 p.

41. Mills K., Dacker C.-A. The casting powders book. Springer International Publishing AG. 2017. 550 p. ISBN: 3319536141.

42. Kromhout J., Van der Plas D.W. Melting speed of mould powders: determination and aplication in casting practice // Ironmak. & Steelmak. 2002. Vol. 29, No. 4. P. 303-307.

43. Supradist M., Cramb A.W., Schwerdtfeger K. Combustion of carbon in casting powder in a temperature gradient // ISIJ Int. 2004. Vol. 44, No. 5. P. 817-826.

44. Куклев А.В., Лебедев И.В., Соколова С.А., Капитанов В.А. Исследование скорости плавления шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 7. C. 18-21.

45. Ноздрин А.А. Оптимизация процесса непрерывной разливки стали на основе изучения физических свойств шлакообразующих смесей и математического моделирования тепловой работы системы кристаллизатор-шлак-металл: Автореф. Дис.канд. техн. наук: М. МИСиС, 1997. 26 с.

46. Ludlow V. et al. Mould powder development for faster casting speeds and thin slab casting // Technical Steel Research. British Steel plc. London. 2001. 309 p.

47. Pradhar N. Prediction of slag pool thickness in continuous casting mould // ISIJ Int. 1999. Vol. 39, No. 8. P. 804-808.

48. Kania H., Gawor J. Impact of mould powder density on surface quality and near-surface zone microstucture of cast slab // Arch. Metall. Mater. 2012. Vol. 57, No. 1. P. 339-345.

49. Kania H., No.wacki K., Lis T. Impact of the density of mould powder on thickness of layer of liquid slag in the continuous caster mould // Metalurgija. 2013. Vol. 52, No. 2. P. 204-206.

50. Thomas B. G., Jenkins M. S., Mahapatra R. B. Investigation of strand surface defects using mold instrumentation and modeling // Ironmaking and Steelmaking. 2004.Vol. 31, No. 6. P. 485-494.

51. Itoyama S. et al. Evaluation of mould flux composition in continuous casting of steel based on cold mould experiments // CAMP - ISIJ. 2001. Vol. 14. P. 893.

52. Задерман Ю., Шреве Г. Влияние сталеразливочной смеси на трещинообразование при непрерывной разливке стали на слябы // Черные металлы. 1991. №12. С.58-65.

53. Gornepur, M. et al. Mould fluxes in continuous casting of steel-characterization and performance tuning: Proc. 7th Int. Conf. on Molten Slags and Fluxes (The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004). P. 745-753.

54. Mills K. An overview of ECSC-funded research on casting powders: 1st European Conference on Continuous Casting (Florence, 1991). P. 59-72.

55. Wolf M M. The free meniscus problem // Steel Times International. 1992. Vol. 16, No. 2. P.

37-38.

56. Wolf M.M. History of continuous casting: 75th Steelmak. Conference Proceedings (Toronto, USA, 1992). Vol 75. P. 183-187.

57. Ogibayashi S. et al. Mould powder technology for continuous casting of low carbon aluminium-killed steel // Nipon Steel Technical Report. 1987. No. 34. P. 1-10.

58. Kwon O. et. al. Optimization of mould oscillation pattern for the improvement of surface quality and lubrication in slab continuous casting: ISS Steelmak. Conf. Proc. 1991. Vol. 74. P. 561-568.

59. Tsutsumi K., et al. Estimation of mold powder consumption in continuous casting // Tetsu-to-Hagane. 1998. Vol. 84, No.9. P. 617-624.

60. Maeda H., et. al. Melting and consumption of mold powder // CAMP-ISIJ. 1993. Vol. 6, No. 1. P. 280-281.

61. Meng Y., Thomas B.G. Modeling transient slag-layer phenomena in the shell/mold gap in continuous casting of steel // Metall. Mater. Trans. B. 2003. Vol. 34B. P. 707-725.

62. Ogibayashi S. Mathematical modeling of mold powder infiltration and heat extraction near meniscus in continuous casting: Steelmaking Conference Proceedings, ISS-AIME (Warrendale, PA, Nashville, TN, USA, 2002). P. 175-180.

63. Bikerman J. J. Physical surfaces: NY & London: Academic Press, 1970. 249 p.

64. Yasunaka H., et al. Improvement of transverse corner cracks in continuously cast hypoperitectic slabs // Tetsu-to-Hagane. 1995. Vol. 81, No.9. 894.

65. Emi T. et al. Influence of physical and chemical properties of mold powders on the solidification and occurrence of surface defects of strand cast slabs: Steelmaking Conference Proceedings, ISS-AIME. 1978. Vol. 61. P. 350-361.

66. Andrzejewski P. et al. New aspects of oscillation mode operation and results in slab casting: Process Technology Conference Proceedings (Detroit, Michigan, USA).1990. Vol. 9. P.173.

67. Itoyama S. Effect of casting conditions on oscillation mark depth // CAMP-ISIJ. 1995. Vol. 5. Р. 1225-1228.

68. Нисковских В.М. и др. Машины непрерывного литья слябовых заготовок // М.: Металлургия, 1991. 272с.

69. Ramirez-Lopez P.E. et al. A new approach for modelling slag infiltration and solidification in a continuous casting mould // ISIJ Int. 2010. Vol.50, No. 12. P. 1797-1804.

70. Ramirez-Lopez P.E. et. al. A Unified mechanism for the formation of oscillation marks // Metall. Mater. Trans. B. 2012. Vol.43, No. 1. P. 109-122.

71. Dauby P.H. et al. Lubrication and oscillation of the mold - two intimaly related parameters // Fachberichte Huttenpraxis. Metallweiterverbrbeitutung. 1987. Vol. 25. No. 8. P.668-675.

72. Shin H.-J. et al. Measurement and prediction of lubrication, powder consumption, and oscillation mark profiles in ultra-low carbon steel slabs // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No. 11. P. 1635-1644.

73. Suzuki M., et. al. Development of a new mold oscillation mode for high-speed continuous casting of steel slabs // ISIJ Int. 1991. Vol. 31, No.3. P.254-261.

74. Kajitani T. et al. Cold model experiment on infiltration of mould flux in continuous casting of steel: simple analysis neglecting mould oscillation // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No. 2. P. 250-256.

75. Kajitani T. et al. Cold model experiment on infiltration of mould flux in continuous casting of steel: simulation of mould oscillation // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No.10. P. 1432-1441.

76. Mills К., Fox A. The role of mould fluxes in continuous casting - so simple yet so complex // ISIJ Int. 2003. Vol. 43, No. 10. P.1479-1486.

77. Schrewe F. Continuous Casting of Steel. Fundamental Principles and Practice / Stahleisen,

1987. 194 p.

78. Дождиков В.И., Шейнфельд И.И., Бережанский В.Е. Комплексное исследование условий контакта непрерывного слитка со стенками кристаллизатора // Непрерывная разливка стали. М.:Металлургия. 1989. С.32 - 43.

79. Каваками К., Ямага М., Ушида Ф. Металлургические проблемы, направленные на обеспечение возможности прокатки с одного нагрева непрерывнолитых слябов/ Черные металлы,

1988. №23. С. 3-7.

80. Yamashita Т. et.al. // 4-nt Int. Conf. Cont. Cast. (Brussel, 1988). Preprints 1. P. 329-340.

81. Yamauchi A., Emi T., Seetharaman S. A Mathematical model for prediction of thickness of mould flux film in continuous casting mould // ISIJ Int. 2002. Vol. 42, No. 10. p. 1084-1093.

82. Yi K.-W., Kim Y.-T., Kim D.-Y. A numerical simulation of the thickness of molten mold flux film in continuous casting // Met. Mater. Int. 2007. Vol. 13, No. 3. P. 223-227.

83. Delhalle A. et al. Slag melting and behaviour at meniscus level in a CC mold: Mold Powders for Continuous Casting and Bottom Pour Teemine. Iron & Steel Society (Warrendale, PA, 1987) P. 1522.

84. Gilles H.L. et al. The use of an instrumented mold in the development of high speed slab casting: 9th PTD Conference Proceedings, ISS-MME. 1990. P. 123-138.

85. Wang X. et al. Prediction on lubrication and friction of mold flux based on inverse problem in a continuous slab casting process // ISIJ Int. 2014. Vol. 54, No. 12. P. 2806-2812.

86. Chiang L. K. Continuous casting of thinner slabs at IPSCO: Steelmaking Conf. Proc. 1994. P. 19-30.

87. Bernhard C., Hiebler H., Wolf M. How fast can we cast? // Ironmak. & Steelmak. 2000. Vol. 27, No. 6. P. 450-454.

88. Mills K. The performance of casting powders and their effect on surface quality: Steelmaking Conf. Proc. (Washinton D.C., U.S.A, 1991). P. 121-129.

89. Nakamori Y., Fujikake Y., Tokiwa K. Development continuous of measuring casting mold system for friction in continuos castin mold // Tetsu-to-Hagane. 1984. Vol. 70. No. 9 P. 1262-1268

90. Tsutsumi K., Ohtake J., Hino. M. Inflow behavior observation of molten mold powder between mold and solidified shell by continuous casting simulator using Sn-Pb alloy and stearic acid// ISIJ Int. 2000. Vol. 40, No. 6. P. 601-608.

91. С. М. Чумаков, Б. А. Делекторский, А. Н. Сорокин и А. П. Евтеев. Возможности автоматического предупреждения о прорывах на выходе кристаллизатора// Сталь. №. 5. 1998 г. С. 22-26.

92. Nakamori et al. Development of a measuring system for powder film thickness and molten powder pool thickness in continuous casting // Nippon Steel Technical Report. July 1987. No. 34. P. 5361.

93. Бровман М.Я. О силах терния между слитком и кристаллизатором при непрерывной разливке стали// Металлы. 2003. №6. С.21-28.

94. Emling W. H., Dawson S. Mould instrumentation for breakout detection and control: Mould Operation for Quality and Productivity ISS (Warrendale, 1991). P. 161-181.

95. Yang J., Meng X., Zhu M. Experimental study on mold flux lubrication for continuous casting // Steel Res. Int. 2014. Vol. 85, No. 4. P. 710-717.

96. Senk D. Effects of casting flux interaction with steel melt on lubrication in cc moulds // Mater. Sci. Forum. 2010. Vol. 638-642. P. 3628-3633.

97. Meng Y. et al. Mould slag property measurements to characterize ^ mould - shell gap phenomena // Can. Metall. Q. 2006. Vol. 45, No. 1. P. 79-94.

98. Odagaki T. et al. Estimation of Lubrication and Heat Transfer by Measurement of Friction Force in Mold // Tetsu-to-Hagane. 2016. Vol. 102, No. 10. P. 560-566.

99. Херинг Л., Хеллер Х.-П., Фенцке Х.-В. Исследование выбора разливочного порошка при непрерывном литье слябов // Черные металлы. 1992. № 8. С. 25-29.

100. Херинг Л., Фенцке Г.-В. Текущий контроль теплового потока при литье слябов на МНЛЗ // Черные металлы. 1992. № 7. С. 43-48.

101. Johnston P.W., Brooks G. Effect of AhO3 and TiO2 additions on the lubrication characteristics of mould fluxes // Proc. 5th Int. Conf. of Molten Slags and Fluxes (Sydney, Australia, 1997). P. 845-850.

102. Ногтев В.П., Горосткин С.В., Юрченко Д.В. Исследование гранулированной шлакообразующей смеси и измерение сил трения в кристаллизаторе: Сб.тр. ЦЛК ОАО ММК «Совершенствование технологии на ОАО «ММК». Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 1999. Вып. № 3. С. 110-117.

103. Смирнов Л.А. и др. Разработка составов силикатных шлаковых расплавов для непрерывной разливки стали // Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 127 с.

104. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.И. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986. 463 с.

105. Mills К.С. The influence of structure on the physicochemical properties of slags // ISIJ Int. 1993. Vol. 33, No. 1. P.148-155.

106. Senior C.L., Srinivasachar S. Viscosity of ash particles in combustion systems for prediction of particle sticking // Energy & Fuels. 1995. Vol.9, No. 2. P. 277-283.

107. Li Z., et al. A test to determine the crystallinity of mould fluxes. Proceedings of the 7th International Molten Slags, Fluxes and Salts Conference (Cape Town, South Africa,2004). P.813-820.

108. Grieveson P. et al. Physical properties of casting powders: part 2 mineralogical constitution of slags formed by powders // Ironmak. & Steelmak. 1988. Vol.15, No.4. P. 181-186.

109. Hanao M., et al. Mold flux for high speed continuous casting of hypoperitectic steel slabs // Tetsu-to-hagane. 2002. Vol. 88, No.1. P. 23-28.

110. Li Z. et. al. Characteristics of mould flux films for casting MC and LC steels // XXXV Semin. Fusao, Refinoe Solidif. dos Met. 2004. No. 1. P. 13-24.

111. Cho J.W., Shibata H. Effect of solidification of mould fluxes on the heat transfer in casting mould // Journal of non-crystalline solids. 2001. Vol. 282. P.110-117.

112. Зайцев А.И., Могутнов Б.М., Шахпазов Е.Х. Физическая химия металлургических шлаков. М.: Интерконтакт наука. 2008. 352 с.

113. Seo M.-D. et al. Crystallization behaviors of CaO-SiO2-AhOs-Na2O-CaF2- (Li2O-B2Os) mold fluxes // Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45, No. 5. P. 1874-1886.

114. Carli R., Righi C. Mould flux crystallization : a kinetic study: Proc. 7th Int. Conf. on Molten Slags and Fluxes (The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004). P. 821-826.

115. Park J.-Y., Ryu J.W., Sohn I. In-situ crystallization of highly volatile commercial mold flux using an isolated observation system in the confocal laser scanning microscope // Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45, No. 4. P. 1186-1191.

116. Kashiwaja Y. Development of double and single hot thermocouple technique for in situ observation and measurement of mold slag crystallization // ISIJ Int. 1998. No. 38. P. 348-356.

117. Orrling C. et al. Observations of the melting and solidification behavior of mold slags // ISS Transactions. 2000. P. 53-63.

118. Лейман Е.В., Лахманн С., Шеллер П.Р. Исследование влияния процесса затвердевания синтетических шлаков на теплоперенос в кристаллизаторе // Техническая теплотехника и промышленная теплоэнергетика. 2009. №1. С. 121-128.

119. Zhou L. et al. In-situ observation and investigation of mold flux crystallization by using double hot thermocouple technology // Metall. Mater. Trans. B Process Metall. Mater. Process. Sci. 2012. Vol. 43, No. 4. P. 925-936.

120. Wen G.H., Liu H., Tang P. CCT and TTT diagrams to characterize crystallization behavior of mold fluxes // J. Iron Steel Res. Int. 2008. Vol. 15, No. 4. P. 32-37.

121. Zhou L. et al. A kinetic study of the effect of basicity on the mold fluxes crystallization // Metall. Mater. Trans. B. 2011. Vol. 43, No. 2. P. 354-362.

122. Li J., Shu Q., Chou K. Phase relations in CaO-SiO2-AhO3-15 mass pct CaF2 system at 1523 K (1250 °C) // Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45, No. 5. P.1593-1599.

123. Шпитцер К.-Х. и др. Новые способы определения свойств разливочных порошков// Черные металлы. 1987. №.6. С. 31-41.

124. Мирсалимов В.М., Емельянов В.А. Напряженное состояние и качество непрерывного слитка. М.: Металлургия, 1990. 151 с.

125. Абратис Х. и др. Теплопередача в кристаллизаторе МНЛЗ при работе с различными сталеразливочными смесями // Черные металлы. 1997. №.2. С. 32-37.

126. Шабовта В.П., Торговцев А.К., Максимов Е.В. Изучение теплоотвода в кристаллизаторе для выявления причин образования продольных трещин на слябах // Сталь. 2010 №6. С. 32-36.

127. Ohmiya S., Tacke K.-H., Schwerdtfeger K. Heat transfer through layers of casting fluxes // Ironmak. & Steelmak. 1983. Vol. 10, No. 1. P. 24-30.

128. Tsutsumi K., Nagasaka T., Hino M. Surface roughness of solidified mold flux in continuous casting process // ISIJ Int. 1999. Vol. 39, No. 11. P.1150-1159.

129. Cho J. et al. Thermal resistance at the interface between mold flux film and mold for continuous casting of steels // ISIJ Int. 1998. Vol. 38, No. 5. P. 440-446.

130. Yamauchi A., Sorimachi K., Yamauchi T. Effect of solidus temperature and crystalline phase of mould flux on heat transfer in continuous casting mould // Ironmak. & Steelmak. 2002. Vol. 29, No. 3. P. 203-207.

131. Варгафтик Н.Б. Теплопроводность газов и жидкостей/ Справочные данные/ М.: Изд-во Комитета стандартов, 1970. 158 с.

132. Yamauchi A. et al. Heat Transfer between mold and strand through mold flux film in continuous of steel casting // ISIJ Int. 1993. Vol. 33, No. 1. P. 140-147.

133. Stone D.T., Thomas B.G. Measurement and modeling of heat transfer across interfacial mold flux layers // Can. Metall. Q. 1999. Vol. 38. No. 5. P.363-375.

134. Benavidez E. et al. Microstructural characteristics of mold fluxes associated to their thermal behavior // Procedia Mater. Sci. Elsevier B.V. 2015. Vol. 8. P. 218-227.

135. Cho J.W. et al. Heat transfer across mold flux film in mold during initial solidification in continuous casting of steel // ISIJ Int. 1998. Vol. 38, No. 8. P. 834-842.

136. Hanao M. et al. Influence of mold flux on initial solidification of hypo-peritectic steel in a continuous casting mold // ISIJ Int. 2012. Vol. 52, No. 7. P. 1310-1319.

137. Yan W. et al. Effect of slag compositions and additive on heat transfer and crystallization of mold fluxes for high-al non-magnetic steel // ISIJ Int. 2015. Vol. 55, No. 5. P. 1000-1009.

138. Зайцев А.И., Лейтес А.В., Либерман А.В. Физико-химические основы нового метода управления отводом тепла от слитка к кристаллизатору // Сталь. 2003. №3. С.70-74.

139. Лякишев Н.П. и др. Механизм формирования шероховатой поверхности шлакового гарнисажа и её влияние на величину термического сопротивления зазора между оболочкой слитка и стенкой кристаллизатора УНРС // Металлы. 2005. №.3. С. 3-15.

140. Wen G.H. et al. Simulation and characterization on heat transfer through mould slag film// ISIJ Int. 2012. Vol. 52, No.7. P.1179-1185.

141. Епишев М.В., Мирошниченко И.В. Метод определения теплофизических свойств шлаков для непрерывной разливки стали // Физическая химия и теория металлургических процессов. №.21. 2010. С. 6-9.

142. Tang P. et al. Heat flux through slag film and its crystallization behavior // J. Iron Steel Res. Int. 2008. Vol. 15, No. 4. P. 7-11.

143. Liu Y. et al. Study of solidification and heat transfer behavior of mold flux through mold flux heat transfer simulator technique: Part I. Development of the technique // Metall. Mater. Trans. B. 2015. Vol. 46, No. 3. P. 1419-1430.

144. Ma F. et al. study of solidification and heat transfer behavior of mold flux through mold flux heat transfer simulator technique: Part II. Effect of mold oscillation on heat transfer behaviors // Metall. Mater. Trans. B. 2015. Vol. 46B, No. 2. P. 1902-1911.

145. Ozawa S. et al. Lattice and radiation conductivities for mould fluxes from the perspective of degree of crystallinity // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No.3. P. 413-419.

146. Qiu X. et al. Effects of transition metal oxides on thermal conductivity of mould fluxes // J. Iron Steel Res. Int. 2013. Vol. 20, No. 11. P. 27-32.

147. Kang Y., Morita K. Thermal conductivity of the CaO-Al2O3-SiO2 system // ISIJ Int. 2006. Vol. 46, No. 3. P. 420-426.

148. Shibata H. et al. Thermal resistance continuous сasting between solidifying steel shell and mold with intervening flux film // ISIJ Int. 1996. Vol. 36. P. 179-182.

149. Taylor R., Mills K. Physical properties of casting powders: part 3 thermal conductivities of casting powders // Ironmak. & Steelmak. 1988. Vol.15, No.4. P. 187-194.

150. Wang W., Cramb A.W. The observation of mold flux crystallization on radiative heat transfer // ISIJ Int. 2005. Vol.45, No. 12. P. 1864-1870.

151. Wang W. et al. Radiative heat transfer behavior of mold fluxes for casting low and medium carbon steels // ISIJ Int. 2011. Vol. 51, No. 11.P. 1838-1845.

152. Gu K. et al. The effect of basicity on the radiative heat transfer and interfacial thermal resistance in continuous casting // Metall. Mater. Trans. B Process Metall. Mater. Process. Sci. 2012. Vol. 43, No. 4. P. 937-945.

153. Wang W., Zhou L., Kezhuan G. Effect of mold flux melting and crystal fraction dissolution on radiative heat transfer in continuous casting // Met. Mater. Int. 2010. Vol. 16, No. 6. P. 913-920.

154. Choi S.Y. et al. Properties of F-free glass system as a mold flux: viscosity, thermal conductivity and crystallization behavior // J. Non. Cryst. Solids. 2004. Vol. 345-346. P. 157-160.

155. Ботников С.А. Современный атлас дефектов непрерывнолитой заготовки и причины возникновения прорывов кристаллизующейся корочки металла. Волгоград. 2011. 97 c.

156. Mahapatra R.B., Sellers B.T., Young I D. // Steelmaking Conf. Proc. 1988. Vol. 71. P. 432

157. Анисимов К.Н. и др. Оценка эффективности работы ШОС на основе современных систем контроля непрерывной разливки стали // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. № 2. С. 101-105.

158. Wang Q et al. Effects of continuous casting mould fluxes on reducing longitudinal and star cracks on a slab surface // Material Science & Aplied Chemistry. 2014. Vol. 3, No. 1. P. 65-68.

159. Guyot V. et al. Control of surface quality of 0,08%<C<0,12% steel slab in continuous casting// ISIJ Int. 1996. Vol. 36. P. 227-230.

160. Nakano T. et al. Influence of the molten powder pool on the longitudinal surface cracks in continuously cast steel slabs // Tetsu-To-Hagane. 1981. Vol. 67, No. 8. P. 1210-1219.

161. Sridhar S., Mills K. C., Mallaband S. T. Powder consumption and melting rates of continuous casting fluxes // Ironmak. & Steelmak. Vol. 29. No. 3. 2002. P. 194-198.

162. Ногтев С.В. Сарычев А.Ф., Горосткин С.В. Исследование влияния состава шлакообразующих смеси на усвоение углерода сталью // Сталь. 2002. №1. С. 23-25.

163. Zhang L., Thomas B. Inclusions in continuous casting of steel: XXIV National Steelmaking Symposium (Morelia, Mich, Mexico, 26-28, Nov. 2003), P. 138- 183.

164. Thomas B.G. Modeling of continuous casting defects related to mold fluid flow // Iron Steel Technol. 2006. Vol. 3, No. 7. P. 128-143.

165. Watanabe K. et al. Effect of properties of mold powder entrapped into molten steel in a continuous casting process // ISIJ Int. 2009. Vol. 49, No. 8. P. 1161-1166.

166. Watanabe K. et al. Development of new mold flux for continuous casting based on non-newtonian fluid properties // ISIJ Int. 2014. Vol. 54, No. 4. P.865-871.

167. Hanao M., Kawamoto M. Influence of mold flux basicity to the surface quality of ultra-low-carbon steel slabs // ISIJ Int. 2008. Vol. 48, No.9. P.1210-1214.

168. Thomas, B.G. On-line detection of quality problems in continuous casting of steel, in modeling, control and optimization in ferrous and nonferrous industry: Materials Science & Technology Symposium, (Chicago, IL, Nov. 10-12, 2003). P. 29-45.

169. Hemy P., Smylie R., Srinivasan C. Analyzing casting problems by the on-line monitoring of continuous casting mold temperatures // JOM-e [Электронный ресурс]. 2002. Режим доступа: http://www.tms. org/pubs/journals/J0M/0201/Hemy/Hemy-0201.html.

170. Development and aplication of mould breakout prediction system with online thermal map for steel continuous casting // Ironmak. & Steelmak. 2015. Vol. 42, No.3. P. 194-208.

171. Normanton A.S. et al. Tools and techniques for use in development of mould powder // Ironmak. & Steelmak. 2008. Vol. 35. No.4. P. 283-287.

172. Комплекс оборудования «Кристаллизатор» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.technoap.ru/razlyvka/kristallizator.

173. Кулик В.М. и др. Отработка технологии непрерывной разливки перитектических низколегированных сталей в заготовки сечением 200x525 мм // Сталь. 2015. №5. С. 28-29.

174. Krasilnikov A. et. al. Local heat transfer through mold flux film and optimal narrow face taper adjustment: AISTech Conf. Ргос. (Cleveland, Ohio, USA, 2015). P. 266-274.

175. Krasilnikov A. et. al. Use of fiber optics to determine local thermal resistance of casting flux and optimize narrow face taper adjustment // AISTech Conf. Proa (Pittsburgh, Pennsylvania, USA, 2016). P.105-110.

176. Самойлович Ю.А. и др. Тепловые процессы при непрерывном литье стали / М.: Металлургия, 1982. 152 с.

177. Meng Y. et al. Mould slag property measurements to characterize CC mould - shell gap pheNo.mena // Can. Metall. Q. 2006. Vol.45, No.1. P. 79-94.

178. Dey A., Riaz S. Viscosity measurement of mould fluxes using inclined plane test and development of a mathematical model // Ironmak. & Steelmak. 2012. Vol. 39, No.6. P. 391-397.

179. Liu L. et al. Effect of mold flux for casting on microstructe of mould powder // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 194-196. P 283-286.

180. Mizuno H. et. al. Analysis of the crystallization of mold flux for continuous casting of steel // ISIJ Int. 2008. Vol. 48, No.3. P. 277-285.

181. Ряхов А.А. и др. Выбор связующего и оптимизация технологии грануляции шлакообразующих смесей с целью повышения прочности гранул // Металлург. 2016. №10. C. 5156.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Основные компоненты для изготовления ШОС

Базовый оксид Компонент Природа компанента Массовая доля, %

СаО БЮ2 Л12О3 М§О Ее2Оэ Я2О СаБ2 С В2О3 ГОСТ, ТУ

СаО Портландцемент Сплавленный 53-64 20-30 4,3 2,2 3,0 1,2 - - - 10178-88

Известь Синтетический 84-90 6-14 - 2,53,0 - - - - - 9179-77

Шлак ферросплавного производства Сплавленный 46 24-32 4-8 7-16 - - - - - ТУ 14-11-32597

БЮ2 Кварц молотый Природный 0,15 98 0,8 - 0,15 - - - - 47-62-71

Слюда флогопит Природный 0,7 32-40 14-16 20-40 5-7 1012 - - - 13319-67

Силикатная глыба Природный - 68-70 - - - 2730 - - - 13079-81

Полевой шпат Природный - 72 11-19 - - 12 - - - 4429-73,703075

Я2О Сода Синтетический - - - - - 60 - - - 5100-73

Сиенитовый концентра Природный < 3 40-45 25-30 - <1,5 1822 - - - ТУ-5726-047-00203938-97

Нефелин (Ка,К)Л18Ю4 Природный 2,4 43,4 28,5 - 3,3 19,3 - - - МРТУ 12-01166

Силикатная глыба Природный - 68-70 - - - 2730 - - - 13079-81

В2О3 Бура Природный 1,0 - - - - В2О3 30 - - 60 8429-77

Борный ангидрид Синтетический - - - - - 9698 - - - ТУ 6-08-50682

Датолитовый концентрат Природный 10-12 50-55 1-3 1-2 до 3 1719 - - - 16108-80

М§О Магнезит Синтетический до 4,5 до 3,5 - 75-97 - - - - - 1216-87

Магнезия жженая Синтетический - - - 90-96 - - - - - 844-79

М§0 Окись магния Синтетический - - - 96-99 - - - - - 4526-75

Ы20 Карбонат лития Синтетический - - - - - Ы2О 3739 - - - ТУ 95.1951-89

Б - содержащие Концентрат плавиково-шпатовый Синтетический - 2-8 - - - - 92-98 - - 29219-91

Плавиковый шпат Природный - 25-40 - - - - 60-75 - - 29220-91

Криолит (ШзАШб) Синтетический - - 11,0 - - 34 55 - - 10-561-80

С - содержащие Графит Природная - 6,4 4,9 - 1,8 0,3 - - - 5420-74

Коксовая пыль Отходы производства - - - - - - - 8690 - ТУ 14-791-86