Viscosity Characteristics of Continuous Casting Mold Fluxes

Mold fluxes are routinely used during the continuous casting of steel. It has been shown that the viscosity of a flux has a significant effect on the slab surface characteristics. However, no systematic approach has previously been taken toward understanding the structure/property relationships of oxide melts in the composition range of mold fluxes.The viscosity of twenty mold fluxes was measured as a function of temperature. The fluxes contained SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, and CaF2. Composition was varied as V-ratio (0.5–1.3), Na2O content (4–18 wt %) and CaF2 content (2–11 wt%). Aluminia was held at 10 wt %. The viscosity was measured with a Brookfield viscometer using molybdenum spindles and crucibles in an argon atmosphere.The viscosity of the fluxes increased with decreasing V-ratio and Na2O and CaF2 contents. Good correlation between viscosity and silica content was observed, viscosity increasing with the silica content. Linear regression analysis showed that the best correlation of viscosity to composition is obtained with second order functions of the silica content and of the ratio of network forming ions to anions.Activation energies for viscous flow on the order of 35 kcal mol−1 were calculated assuming η = A exp(Eη /RT). The relation between log η and 1/T were not, however linear. The activation energy increased with decreasing temperature. This may be interpreted as a temperature dependence of the oxide melt structure. Résumé Les poudres de lingotiéres sont utilisées couramment lors de la coulée continue de l'acier. Il avait été montré que la viscosité d'un laitier a un effet significatif sur les caractéristiques de surface d'une brame. Cependant, aucune approche systématique n'avait précédemment été prise en vue de la compréhension des relations structure/propriétés des oxydes liquides dans ledomaine de composition des poudres de lingotières.La viscosite de vingt laitiers a été mesurée en fonction de la température. Ces laitiers contenaient SiO2, Al2O3, CaO, Na2O et CaF2. La composition fut variée avec le rapport V (0.5–1.3), la teneur en Na2O (4–18 % pd) et la teneur en CaF2 (2–11 % pd). La teneur en alumine fut maintenue à 10%. La viscosité a été mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield en utilisant des broches et des creusets en molybdène et sous une atmosphère d'argon.La viscosité des laitiers augmènte lorsque le rapport V ainsi que les teneurs en Na2O et CaF2 décroissent. Une bonne corrélation entre la viscosité et la teneur en silice a été observée, la viscosité augmentant avec la teneur en silice. Des analyses par régression linéaire ont montré que la meilleure corrélation entre la viscosité et la composition est obtenue avec des fonctions du second degré de la teneur en silice et du rapport des ions qui forment un réseau et des anions.Des énergies d'activation pour l'écoulement visqueux de l'ordre de 35 kcal/mol ont été calculées en supposant η = A exp (E η/RT). Cependant! la relation entre Log η et l/T n'était pas linéaire. L'énergie d'activation augmentait avec une diminution de température. Ceci peut être intreprété comme exprimant la relation entre la structure de l'oxyde liquide et la température.