【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于连铸用功能耐火材料，尤其涉及一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法。
技术介绍
1、钢铁是国民经济支柱性产业，连铸是钢铁生产的核心工艺，浸入式水口是连铸环节中最重要的功能耐火材料，可防止钢液在连铸过程中发生二次氧化，防止结晶器保护渣卷入钢液，改善结晶器内的钢液热流状态和流场分布状态，有利于连铸坯凝固均匀的坯壳。
2、在低碳铝镇静钢、含ti钢、稀土钢以及其它合金钢等高品质钢连铸过程中，相对于水口材料抗热震性能的显著提高，浸入式水口结瘤堵塞、挂渣及渣线侵蚀已成为其在服役过程中常见的失效问题。水口结瘤行为影响钢坯质量和连铸效率，严重时导致连铸工序中断。
3、浸入式水口结瘤物主要是脱氧产物、凝钢以及复杂氧化物团聚体等，其中最为典型的夹杂物是al2o3夹杂物。水口结瘤不仅与钢液中脱氧产物的组成有关，而且与钢液温度、钢液成分、浇注时间、拉速等工艺因素也有很大关系。不同条件下水口结瘤的原因也不尽相同，主要包括高熔点脱氧产物造成的结瘤、钢液温度下降促成夹杂物析出造成的结瘤、耐火材料与钢液反应产生的结瘤以及二次氧化造成的结瘤等。
4、水口结瘤物的形成一般包括以下四个步骤：（1）钢液与水口处耐材发生化学反应或发生氧化等，形成高熔点夹杂物；（2）夹杂物颗粒向水口壁迁移；（3）夹杂物颗粒迁移到水口壁并附着在其表面；（4）在表面张力作用下，夹杂物颗粒进一步聚集形成网络结构。夹杂物在水口表面的附着过程即为其在水口表面的成核过程，也是其在水口结瘤的关键步骤。
5、基于水口结瘤物的来源及形成过程，目
6、其中，改善水口材质是常用的水口防结瘤堵塞措施，可以选择与钢液润湿性差、不易与夹杂物反应的材料作为水口内衬材料，以降低夹杂物在水口表面的成核。据此，研究者开发的水口内衬材料有氮化物、碳化物等非金属氧化物材料，zro2-cao系，低碳(<5%)以及无碳无硅材料等，在特钢连铸时具有较好的防结瘤效果，但通用性一般，主要是由于夹杂物在水口表面的附着及形核机理研究不够深入，如何优选水口材料还需进一步探究。
7、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中防结瘤的水口内衬材料仍缺乏通用筛选方法的技术问题，本专利技术提供一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，为内衬材料的优选提供理论计算新思路。
2、本专利技术第一方面一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，包括：
3、计算浸入式水口内衬材料与连铸过程中形成夹杂物的晶格失配度；
4、计算浸入式水口内衬材料与连铸过程中形成夹杂物的固溶度；
5、根据所述晶格失配度和所述固溶度计算的结果判断连铸过程中夹杂物附着的可能性；
6、所述内衬材料与形成所述夹杂物的晶格失配度大于12%且两相离子半径差大于30%时，夹杂物不易在水口内壁附着成核，该种内衬材料有利于浸入式水口防结瘤、堵塞。所述固溶度通过两相离子半径差评价。
7、在一些实施方式中，所述晶格失配度计算步骤如下：
8、建立两相晶体结构模型，将内衬材料作为基底相，生成的夹杂物作为形核相；
9、根据基底相和形核相两相晶体结构模型选取两相晶面；
10、根据两相晶面选取两相晶向；
11、根据两相晶向获取两相对应晶向原子间距和两相对应晶向原子夹角；
12、根据两相对应晶向原子间距和所述两相对应晶向原子夹角，计算晶格失配度。
13、在一些实施方式中，所述两相晶向包括第一晶向、第二晶向和第三晶向：
14、根据两相对应晶向原子间距和所述两相对应晶向原子夹角，分别计算第一晶向、第二晶向、第三晶向晶格失配度；
15、根据第一晶向、第二晶向、第三晶向晶格失配度计算晶格失配度。
16、在一些实施方式中，所述内衬材料与连铸过程中形成夹杂物的晶格失配度是由第一晶向、第二晶向、第三晶向三种晶格失配度中最小值决定。
17、在一些实施方式中，所述晶格失配度计算公式如下：
18、
19、式中：(hkl)s为基底相的低指数晶面，[uvw]s是(hkl)s上的低指数晶向；(hkl)n为形核相的低指数晶面，[uvw]n为(hkl)n上的低指数晶向；d[uvw]s为沿[uvw]s方向的原子间距，å；d[uvw]n为沿[uvw]n方向的原子间距，å；θ为[uvw]s与[uvw]n之间的夹角。
20、在一些实施方式中，所述晶格失配度计算结果预设阈值如下：当晶格失配度小于6%时，形核相的异质形核能力较强；当晶格失配度在6%-12%时，形核相具有异质形核能力；
21、当晶格失配度大于12%时，形核相的异质形核能力差。根据晶格失配度计算结果和预设阈值，判断夹杂物在浸入式水口表面生成的可能性，从而判断该种材质是否有利于浸入式水口防结瘤堵塞。
22、在一些实施方式中，所述固溶度计算步骤如下：确定内衬材料和形成夹杂物的离子半径，根据离子半径计算两相离子半径差。
23、在一些实施方式中，所述离子半径差计算公式如下：
24、(2)
25、式中，1和2分别代表半径大和半径小的内衬材料或夹杂物的离子半径，pm。
26、在一些实施方式中，所述固溶度计算结果预设阈值如下：当离子半径差小于15%时，内衬材料与夹杂物之间可以形成连续固溶体；当离子半径差大于15%且小于30%时，内衬材料与夹杂物之间只能形成有限型固溶体；当离子半径差大于30%时，内衬材料与夹杂物之间不易形成固溶体。
27、根据离子半径差计算结果和预设阈值，判断夹杂物在浸入式水口表面生成的可能性，从而判断该种材质是否有利于浸入式水口防结瘤堵塞。
28、根据晶格失配度和固溶度的理论计算结果，综合评价浸入式水口防结瘤堵塞效果，当晶格失配度大于12%且固溶度大于30%时，浸入式水口内衬材料具有良好的防结瘤堵塞效果。
29、本专利技术第二方面提供一种上述浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法在浸入式水口抗结瘤内衬材料选择中的应用。
30、相比于现有技术，本专利技术达到的技术效果如下：
31、本专利技术创造性的提供了一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，与现有技术相比，方法简单，通用性、可靠性更好，基于理论计算提出了一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选策略，将为开发高性能功能耐火材料提供科学指导。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算步骤如下：
3.根据权利要求2所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述两相晶向分别包括第一晶向、第二晶向和第三晶向：
4.根据权利要求3所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述内衬材料与连铸过程中形成夹杂物的晶格失配度是由第一晶向、第二晶向、第三晶向三种晶格失配度中最小值决定。
5.根据权利要求2所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算公式如下：
6.根据权利要求5所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算结果预设阈值如下：当晶格失配度小于6%时，形核相的异质形核能力较强；当晶格失配度在6%-12%时，形核相具有异质形核能力；当晶格失配度大于12%时，形核相的异质形核能力差。
7.根据权利要求1所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述固溶度计算
8.根据权利要求7所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述离子半径差计算公式如下：
9.根据权利要求7所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述固溶度计算结果预设阈值如下：当离子半径差小于15%时，内衬材料与夹杂物之间可以形成连续固溶体；当离子半径差大于15%且小于30%时，内衬材料与夹杂物之间只能形成有限型固溶体；当离子半径差大于30%时，内衬材料与夹杂物之间不易形成固溶体。
10.根据权利要求1-9任一项所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法在浸入式水口抗结瘤内衬材料选择中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算步骤如下：
3.根据权利要求2所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述两相晶向分别包括第一晶向、第二晶向和第三晶向：
4.根据权利要求3所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述内衬材料与连铸过程中形成夹杂物的晶格失配度是由第一晶向、第二晶向、第三晶向三种晶格失配度中最小值决定。
5.根据权利要求2所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算公式如下：
6.根据权利要求5所述的浸入式水口抗结瘤内衬材料的优选方法，其特征在于，所述晶格失配度计算结果预设阈值如下：当晶格失配度小于6%时，形核相的异质形核能力较强；当晶格失配度在6%-12%时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红霞，殷彦菲，刘国齐，顾强，杨文刚，于建宾，钱凡，马渭奎，马飞祥，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。