第36卷，第10期 2016年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 10·pp3190-3196
October，2016
CaO-SiOz-AlzO3渣系连铸保护渣结构的拉曼光谱研究
高金星，文光华*，黄挺，孙启浩，唐萍，刘强
重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044
OSOOSO OSO O 铸需求的保护渣，本文利用拉曼光谱研究了CaO-SiO，基和CaO-SiO:-AlO：基连铸保护渣的结构特点。研究结果表明，CaOSiO，基保护渣主要由Q.，Q:，Q：和Q，等微结构单元成的硅酸盐网络结构；当转变为 CaO-SiO：-Al;O，基保护渣后，渣样中的网络破坏体优先用于破坏硅酸盐网络结构，当渣中SiO：含量较低时，部分网络破坏体会促进AF+形成[AIO,四面体结构。渣中生成的［AIO,]四面体会进人硅酸盐网络结构形成铝硅酸盐网络结构，以A1-O-A1或AI-O-Si等方式连接，导致渣样结构变得复杂多变。使用LiO对 Na;O和CaO对MgO等摩尔替代研究表明相同价态离子之间的替换能够改变［AIO,」四面体在硅酸盐网络绪构上的连接方式，导致CaO-SiO-Al.O：基保护渣渣样结构易受成分变化而改变；CaF。对CaO等摩尔替代研究发现，当渣中CaF。小于13mol%，CaF：促进渣样网络结构解体，当高于13mol%时，CaF。又会导致渣样聚合度增加，由此可见，在设计CaO-SiO-Al.O，基保护渣时，既要考虑不同种类离子对渣样结构产生的影响，又要考患离子含量的影响。
CaO-SiO,-Al,O，渣系；连铸保护渣；结构；拉曼光谱
关键词
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
D01: 10. 3964/j.issn.10000593(2016)103190-07
针对CaO-SiO基保护渣向CaO-SiO：-Al.O：基保护渣的
转变，国内外冶金工作者微了大量的研究工作。Km1指出连铸保护渣中较高的Al,O，含量会导致连铸保护渣熔渣聚
为了提高钢材的强度并能够有效抵御撞击时的塑性变形，在钢中加人适量的AI(1.5～2.5%)等合金元素开发出性能优良的高铝钢，如（transformation-inducedplasticity， TRIP)钢和（twinning-induced plasticity，TWIP)钢。然而，钢中较高的Al等合金元素极易与CaO-SiO，基连铸保护渣中的 SiO发生反应，使得反应后的保护渣中SiO，减少而Al:O 大幅增加，由原来的CaO-SiO，基（通常常规连铸保护渣中 Al:O，含量小于5mol%)转变为CaO-SiOz-Al,O,基（定义为渣中Al.O含量不小于5mol%)连铸保护渣，连铸保护渣的物理性能随之发生变化而影响连铸的顺行。材料的性能与其结构有密切的关系，研究CaO-SiO，基转变为CaO-SiO： A1.O基连铸保护渣过程中结构上发生的变化是控制其性能变化的关键。因此，研究CaO-SiO:-Al:O：基连铸保护渣熔渣结构上的特点就显得尤为重要
收稿日期：2015-07-06，修订日期：2015-11-10
基金项目：国家自然科学基金项目（51274260)资助
合度增加，粘度增大而恶化连铸保护渣润滑性能。Chor研究发现高AIO含量的保护渣熔渣极易结晶而不利于结晶器内的润滑。Wang[3]研究CaO-SiO：基转变为CaO-SiO, Al:O：基保护渣后指出，渣样在冷却过程中结晶矿相与CaO SiO：基保护渣有较大的改变，对保护渣使用性能产生较大影响。而Kim+}研究了高Al,O，含量的保护渣熔渣流变性能后指出其流变性能与熔体结构密切相关，根据这些研究可以看出，研究主要针对于CaO-SiO,基转变为CaO-SiO,-Al;O，基保护渣后，保护渣的性能上发生的变化。然而保护渣的性能与其结构密切相关，但渣系转变后熔渣结构上的变化尚无系统的研究。此外，现有的关于硅酸盐结构方面的研究主要是针对高SiO含量的玻璃材料[5]，而较低SiO’含量且含有多种组元的连铸保护渣熔渣方面则鲜有报道。因此，利用Ra-man光谱系统的研究CaO-SiO基转变为CaO-SiO;-Al:O：基
作者简介：高金星，1990年生，重庆大学材料科学与工程学院博士研究生
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