特种非晶母合金精炼渣性能基础研究
发布时间：2021-10-31 01:01
Fe-Si-B非晶母合金生产过程中,采用LF炉精炼,主要进行低熔点精炼渣系的设计及精炼渣冶金特性分析,为提高非晶母合金的冶炼质量奠定基础。在CaO-SiO2-Al2O3基础渣系中添加B2O3,有利于精炼渣熔化温度的降低。Fe-Si-B非晶母合金的熔点约为1250℃,针对CaO-SiO2-Al2O3基础渣系,设计了添加不同含量B2O3的低熔点精炼渣。通过使用FactSage7.2软件模拟计算,研究了 CaO-SiO2-Al2O3-B2O3四元精炼渣系相图,B2O3比例从7%到19%变化时,相图中的低熔点区域面积比由5%增大至46%;从CaO-SiO2-Al2O3-B2O3四元相图中设计并确定了不同B2O3含量下10组成分,选取了所需非晶母合金精炼渣成分配比;综合考虑软件模拟获得的精炼渣熔点和粘度,所选择的10组精炼渣中,B2O3质量分数控制在13～16%时,熔点为1100～1200℃,粘度为1.5 Pa·s,对非晶母合金冶炼较合适。采用半球点温度仪和熔体物性综合测定仪开展实验,对精炼渣熔点、粘度等冶金特性进行了测定与分析。由精炼渣熔点实验研究可知,B2O3的加入可大大降低精炼渣的熔点。与...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔化温度定义示意图
华北理工大学硕士学位论文-10-1.3非晶母合金精炼渣的研究1.3.1非晶母合金精炼渣的性能为降低钢中氧、硫含量，精炼采用适宜碱度的精炼渣系；为了吸附夹杂物，要调整和控制渣的流动性，并调整钢渣熔点。精炼渣成分、熔化温度、粘度等因素综合影响精炼渣的性能[43]。精炼渣应该具有以下良好的冶金特性，具体要求如下：1）炉渣的精炼可以为钢水的脱硫和深度脱硫提供良好的热力学和动力学条件，这样才能更有效的去除有害的硫夹杂物，从而提高合金的性能。2）可以隔离熔池以确保合金液的温度并提高合金液的热效率。3）使合金液得到净化，高效的去除合金液中的非金属夹杂物。4）迅速形成炉渣，以提高合金产量，并大大缩短精炼时间，提高生产效率。5）防止钢水的二次氧化，控制钢水的成分，减少钢中N和H气体的混合，并保护钢水不受污染。实际生产中精炼渣冶金行为受本身冶金特性影响：1）精炼渣的熔化温度和熔化速率直接影响熔体的能量消耗和熔化周期。2）二次氧化程度是由精炼渣的流动性质的好坏来直接影响和精炼炉渣粘度直接影响冶金反应的动力学条件。1.3.2精炼渣对非晶合金质量的影响用于非晶母合金熔炼的精炼渣应以预防氧化性物质（FeO、B2O3）污染合金液、吸附夹杂能力、低卷渣能力等为评价指标，这些指标共同影响非晶合金质量。图2B2O3含量与熔渣熔点的关系Fig.2RelationshipbetweenB2O3contentandmeltingpointofslag
第2章特种非晶母合金精炼渣冶金特性理论分析-17--23CaO32）（）（CaBOBO2（3）而其结构是平面三角形（B-O键）这一特特殊的连接方式，很大程度上降低了流动中的阻力，从而使精炼渣的流动性得到了很大的改善。图3含B2O3精炼渣中分子基本结构单元Fig.3BasicstructuralunitsofmoleculesinB2O3-containingrefiningslag粘度不仅与熔融过程的顺利进行有关，而且与传热，传质和反应速率有关。最重要的是炉渣中金属的损耗，炉衬的寿命等都会产生影响。擦力与接触表面的大小和速度差成正比，与两个液体层之间的距离成反比。炉渣粘度是在具有不同炉渣流速的相邻液体层之间产生的内部摩擦系数，即，内部摩擦力在两个相邻液体层之间产生单位流速差，符号为η，单位为Pa·s。炉渣的流动性与η成反比。粘度与温度变化的关系表达式如下[56]：=A·e[E/(RT)]（4）式中：A—系数，为常数；E—粘滞系数，单位：J·mol-1；R—气体常数，单位：J·mol-1·K-1；T—温度，单位：K。精炼渣可以根据温度与粘度的规律分为长渣与短渣，长渣就是此精炼渣的粘度-温度曲线上无明显拐点，此精炼渣烧制后冷却断面为玻璃状，一般为酸性渣或低碱度渣，取样时合金液可拉成长丝；短渣就是此精炼渣在粘度-温度曲线上存在明显的拐点，并且烧制后冷却断面为岩石状，大多数为碱性渣，取样时合金液不能拉成长丝，易拉断。此设计的精炼渣为低碱度渣，根据公式可知此精炼渣为长渣，烧制后冷却断面为玻璃状，此精炼渣的粘度-温度曲线上无明显拐点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金配电变压器铁心内部磁密分布[J]. 肖晋桦,陈文智,张占全. 磁性材料及器件. 2019(04)
[2]铁基非晶、纳米晶软磁合金研究概况[J]. 王哲,谢基表,张忠福,闫海龙,付有彭. 山东冶金. 2019(03)
[3]非晶合金热塑性微成型技术研究概况及发展趋势[J]. 李春燕,朱福平,丁娟强,尹金锋,赵燕春,寇生中. 功能材料. 2018(11)
[4]100t钢包精炼渣系优化选择及应用[J]. 周彦召,邹长东. 炼钢. 2018(04)
[5]铁基非晶合金涂层制备及应用现状[J]. 聂贵茂,黄诚,李波,钟菁,王善林. 表面技术. 2017(11)
[6]SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元熔渣体系密度简易计算模型[J]. 信建疆,干磊,焦丽娜. 过程工程学报. 2017(02)
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[8]非晶合金材料的特点及其铁心变压器发展方向之研究[J]. 赵丽,何关金. 冶金丛刊. 2016(04)
[9]激光熔覆Fe基非晶合金涂层的研究现状[J]. 达则晓丽. 科技创新与应用. 2016(22)
[10]非晶软磁材料研究现状与发展趋势[J]. 何峻,赵栋梁. 金属功能材料. 2015(06)
博士论文
[1]硼氢化镁氨合物的合成、放氢性能及其机理[D]. 杨燕京.浙江大学 2014
[2]含钛无氟连铸结晶器保护渣的基础研究[D]. 漆鑫.重庆大学 2009
[3]硅酸盐熔体微观结构及其与宏观性质关系的理论研究[D]. 吴永全.上海大学 2004
硕士论文
[1]铁基非晶合金涂层制备及性能研究[D]. 赵仁亮.山东建筑大学 2019
[2]铁基非晶纳米晶软磁材料的制备和性能研究[D]. 陈海平.浙江大学 2015
[3]保护渣熔点熔速测定仪的研究[D]. 唐颖.华北理工大学 2015
[4]汽车深冲用钢RH精炼渣的设计[D]. 王晶.河北联合大学 2013
[5]40吨LF炉精炼渣系优化与研究[D]. 周英明.中南大学 2007
[6]连铸保护渣吸附夹杂能力的研究[D]. 杨柏杰.辽宁科技大学 2006
[7]新型合成渣冶金性能的研究及应用[D]. 祝贞学.江苏大学 2006
[8]攀长钢LF炉精炼渣性能优化[D]. 杨永均.重庆大学 2004
本文编号：3467745
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔化温度定义示意图
华北理工大学硕士学位论文-10-1.3非晶母合金精炼渣的研究1.3.1非晶母合金精炼渣的性能为降低钢中氧、硫含量，精炼采用适宜碱度的精炼渣系；为了吸附夹杂物，要调整和控制渣的流动性，并调整钢渣熔点。精炼渣成分、熔化温度、粘度等因素综合影响精炼渣的性能[43]。精炼渣应该具有以下良好的冶金特性，具体要求如下：1）炉渣的精炼可以为钢水的脱硫和深度脱硫提供良好的热力学和动力学条件，这样才能更有效的去除有害的硫夹杂物，从而提高合金的性能。2）可以隔离熔池以确保合金液的温度并提高合金液的热效率。3）使合金液得到净化，高效的去除合金液中的非金属夹杂物。4）迅速形成炉渣，以提高合金产量，并大大缩短精炼时间，提高生产效率。5）防止钢水的二次氧化，控制钢水的成分，减少钢中N和H气体的混合，并保护钢水不受污染。实际生产中精炼渣冶金行为受本身冶金特性影响：1）精炼渣的熔化温度和熔化速率直接影响熔体的能量消耗和熔化周期。2）二次氧化程度是由精炼渣的流动性质的好坏来直接影响和精炼炉渣粘度直接影响冶金反应的动力学条件。1.3.2精炼渣对非晶合金质量的影响用于非晶母合金熔炼的精炼渣应以预防氧化性物质（FeO、B2O3）污染合金液、吸附夹杂能力、低卷渣能力等为评价指标，这些指标共同影响非晶合金质量。图2B2O3含量与熔渣熔点的关系Fig.2RelationshipbetweenB2O3contentandmeltingpointofslag
第2章特种非晶母合金精炼渣冶金特性理论分析-17--23CaO32）（）（CaBOBO2（3）而其结构是平面三角形（B-O键）这一特特殊的连接方式，很大程度上降低了流动中的阻力，从而使精炼渣的流动性得到了很大的改善。图3含B2O3精炼渣中分子基本结构单元Fig.3BasicstructuralunitsofmoleculesinB2O3-containingrefiningslag粘度不仅与熔融过程的顺利进行有关，而且与传热，传质和反应速率有关。最重要的是炉渣中金属的损耗，炉衬的寿命等都会产生影响。擦力与接触表面的大小和速度差成正比，与两个液体层之间的距离成反比。炉渣粘度是在具有不同炉渣流速的相邻液体层之间产生的内部摩擦系数，即，内部摩擦力在两个相邻液体层之间产生单位流速差，符号为η，单位为Pa·s。炉渣的流动性与η成反比。粘度与温度变化的关系表达式如下[56]：=A·e[E/(RT)]（4）式中：A—系数，为常数；E—粘滞系数，单位：J·mol-1；R—气体常数，单位：J·mol-1·K-1；T—温度，单位：K。精炼渣可以根据温度与粘度的规律分为长渣与短渣，长渣就是此精炼渣的粘度-温度曲线上无明显拐点，此精炼渣烧制后冷却断面为玻璃状，一般为酸性渣或低碱度渣，取样时合金液可拉成长丝；短渣就是此精炼渣在粘度-温度曲线上存在明显的拐点，并且烧制后冷却断面为岩石状，大多数为碱性渣，取样时合金液不能拉成长丝，易拉断。此设计的精炼渣为低碱度渣，根据公式可知此精炼渣为长渣，烧制后冷却断面为玻璃状，此精炼渣的粘度-温度曲线上无明显拐点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非晶合金配电变压器铁心内部磁密分布[J]. 肖晋桦,陈文智,张占全. 磁性材料及器件. 2019(04)
[2]铁基非晶、纳米晶软磁合金研究概况[J]. 王哲,谢基表,张忠福,闫海龙,付有彭. 山东冶金. 2019(03)
[3]非晶合金热塑性微成型技术研究概况及发展趋势[J]. 李春燕,朱福平,丁娟强,尹金锋,赵燕春,寇生中. 功能材料. 2018(11)
[4]100t钢包精炼渣系优化选择及应用[J]. 周彦召,邹长东. 炼钢. 2018(04)
[5]铁基非晶合金涂层制备及应用现状[J]. 聂贵茂,黄诚,李波,钟菁,王善林. 表面技术. 2017(11)
[6]SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元熔渣体系密度简易计算模型[J]. 信建疆,干磊,焦丽娜. 过程工程学报. 2017(02)
[7]非晶合金的性能、形成机理及应用[J]. 李翔,吕方,陈晨,赵旭,刘芳. 有色金属材料与工程. 2016(05)
[8]非晶合金材料的特点及其铁心变压器发展方向之研究[J]. 赵丽,何关金. 冶金丛刊. 2016(04)
[9]激光熔覆Fe基非晶合金涂层的研究现状[J]. 达则晓丽. 科技创新与应用. 2016(22)
[10]非晶软磁材料研究现状与发展趋势[J]. 何峻,赵栋梁. 金属功能材料. 2015(06)
博士论文
[1]硼氢化镁氨合物的合成、放氢性能及其机理[D]. 杨燕京.浙江大学 2014
[2]含钛无氟连铸结晶器保护渣的基础研究[D]. 漆鑫.重庆大学 2009
[3]硅酸盐熔体微观结构及其与宏观性质关系的理论研究[D]. 吴永全.上海大学 2004
硕士论文
[1]铁基非晶合金涂层制备及性能研究[D]. 赵仁亮.山东建筑大学 2019
[2]铁基非晶纳米晶软磁材料的制备和性能研究[D]. 陈海平.浙江大学 2015
[3]保护渣熔点熔速测定仪的研究[D]. 唐颖.华北理工大学 2015
[4]汽车深冲用钢RH精炼渣的设计[D]. 王晶.河北联合大学 2013
[5]40吨LF炉精炼渣系优化与研究[D]. 周英明.中南大学 2007
[6]连铸保护渣吸附夹杂能力的研究[D]. 杨柏杰.辽宁科技大学 2006
[7]新型合成渣冶金性能的研究及应用[D]. 祝贞学.江苏大学 2006
[8]攀长钢LF炉精炼渣性能优化[D]. 杨永均.重庆大学 2004
本文编号：3467745
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