非牛顿流体保护渣剪切变稀特性分析

保护渣在高品质钢连铸生产过程中扮演着十分重要的角色。在结晶器的润滑区域，即结晶器弯月面及其以下区域保护渣主要起到的是润滑作用，在这种情况下，保护渣的黏度应尽量低一些，这样才能最大程度地实现它的润滑性能，而这一区域的剪切速率高达100～1000/s。然而在结晶器的滞留区域，即结晶器钢液面表面区域则需要保护渣的黏度相对高一些，因为较高的黏度能减少卷渣现象的发生，而这一区域的剪切速率为10～40/s。

华北理工大学的学者为了满足高拉速连铸生产对保护渣性能的要求，研制了一种具有剪切变稀性质的非牛顿流体保护渣。通过向CaO-SiO2-CaF2系传统保护渣中加入不同含量的B2O3，使其具有非牛顿流体特性，并分别从热力学和动力学角度对保护渣的剪切变稀性质进行了分析研究，结果发现，CaO-SiO2-CaF2-B2O3系非牛顿流体保护渣的剪切变稀性质要明显强于CaO-SiO2-CaF2系基础保护渣，当渣中B2O3质量分数在0～8.85％变化时，保护渣的剪切变稀率逐渐增大，由0.0005增至0.00104，而当B2O3质量分数在8.85％～12.16％变化时，保护渣的剪切变稀率减小，由0.00104降至0.00094。结果是，当渣中B2O3质量分数在8.85％时，保护渣的剪切变稀率最大。产生这种剪切变稀性质的原因属于一种由于施加单向剪切应力造成的临时黏度损失，而且其强弱与分子聚合度的大小密切相关。