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连铸结晶器保护渣物理化学性能对连铸坯表面缺陷产生、坯壳凝固传热及渣钢界面非金属夹杂物分离去除、卷渣控制具有重要影响。建立结晶器保护渣微观结构与宏观物性间的关系,从微观结构角度解释连铸过程的冶金现象,对于指导连铸结晶器保护渣成分设计进而控制连铸坯质量具有重要的科学意义。本课题根据连铸结晶器保护渣常用成分,采用化学试剂为原料配制了CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2五元渣料,应用Raman光谱仪测定了保护渣熔体结构,应用旋转黏度仪测定了保护渣熔体黏度,在此基础上,主要讨论了碱度和Al2O3含量变化对熔体结构和黏度的影响作用规律以及黏度和熔体结构变化间的相互关系。得到主要结论如下: 在本研究实验渣成分范围内,熔渣熔体聚合程度处于较低水平,Q0、Q1、Q2简单基团所占比例较高,而复杂基团Q3所占比例较低。保护渣熔体聚合程度随碱度的升高逐渐降低,Q0和Q1简单基团比例增加,而Q2和Q3较复杂基团所占比例逐渐降低。保护渣熔体聚合程度随Al2O3含量的升高逐渐增强,Q0和Q1简单基团比例降低,而Q2和Q3基团所占比例逐渐升高。 熔体结构测定结果表明,熔渣中Al3+离子以自由Al3+离子、单体铝氧四面体和铝氧四面体硅氧四面体相结合型三种形式存在。随着碱度的升高,单体铝氧四面体所占比例降低,与硅氧四面体结合型比例升高;随着Al2O3含量的升高,铝氧四面体和与硅氧四面体结合型比例均逐渐升高。 保护渣熔体黏度测定结果表明,在实验渣成分范围内,当熔体温度高于1340℃时,熔渣为牛顿流体。在牛顿流体温度区域,熔体黏度随碱度的升高而降低,随Al2O3含量的升高而增大。熔体结构和黏度变化规律对比表明,黏度随碱度所决定的熔体聚合程度降低而降低,随Al2O3含量决定熔体聚合程度增强而升高,保护渣熔体黏度与熔体简单基团含量变化趋势密切相关。