硅锰钡多元合金制备及其粉化机理研究

发布时间：2020-04-28 01:34

【摘要】：我国锰矿资源储量丰富,但存在分布不均、锰矿品位低、杂质含量高的特点,加之缺乏科学的规划和引导,使得我国锰产业发展严重受阻,在国际上毫无竞争力。为此,研制出具有高附加值的硅锰钡合金对合理利用锰矿资源及其产业结构调整具有重要意义。更重要的是,随着我国钢铁行业产能过剩进入调整时期,更需要优质的中间合金来提高钢的质量,既能实现低锰矿资源的结构化利用又可增加合金产品的附加值。硅锰钡中间合金是一种可用于炼钢中脱氧和合金化的中间合金,具有脱氧、脱硫的作用,同时也能提供合金元素起到细化晶粒改善钢的各向异性的效果。但在合金熔炼过程中存在严重地元素烧损现象,降低了金属的收得率;合金成品易发生自然粉化现象,降低了合金的实用价值。为此,本文以减少合金熔炼烧损和防止合金粉化为研究方向,多角度深层次地解释合金的粉化机理,通过系列研究后取得如下成果:(1)合金熔炼加料顺序:首先加入预熔渣,再兑入硅锰合金和钛铁块料,待其完全熔化后,迅速加入硅钡合金或铝屑,合理控制熔体反应程度后再进行浇铸。(2)向合金中加入1~3%的钛或2~10%的铝抑制了合金的粉化现象,避免了裂纹产生相Fe Si2及潮解相Ba Si2的形成,起到了“钝化”的作用;其中钛的加入量在2%时其效果最佳。(3)由DSC-TG分析得:粉化合金在210℃左右时开始分解,失重过程为单阶段,在253℃时失重最快;未粉化合金在141℃左右便开始分解,失重过程分为三个阶段,各阶段的最大失重速率分别为161℃、481.2℃、705.2℃,结合后期XRDEDS具体分析,可确定粉化合金中的主体相为Fe Si2.3(ζ相)和Ba Si2相;未粉化合金中有三个主体相,分别为Ti Fe Si2、Ti C、Fe Si2。(4)对合金样品的宏观形貌分析及表观质量等级评价,冷却速度过慢会导致合金的重力偏析(硅偏析)和内应力,其耐磨指数均在20以上,合金质量较差;而将合金置于水冷的条件下,会造成合金的缩松或形成缩孔,在后期出现严重的热裂现象。(5)通过SEM对粉化合金微观结构分析及EDS和XRD对粉化合金与未粉化合金的物相分析进行对比:粉化合金的结构蓬松且布满较多的明显裂纹,并对合金的裂纹产生及潮解粉化都作了理论分析,证明了Fe Si2发生的相变与热错配应力是裂纹产生的根本原因,并指出Ba Si2相是引起合金粉化的主要原因。未粉化合金中含Ti相Ti C和Ti Fe Si2或含铝相Al Fe3、Al4Ba和Ba Al2Si2的存在,改变或转换了合金中物相的存在形式,有效地抑制了合金的粉化。
【图文】：

粗钢产量

图 1.1 2007~2016 年中国粗钢产量Fig. 1.1 Crude steel production in China in 2007~2016今中国钢铁产业面临着诸多问题：(a).产能严重过剩，需求逐渐减少求的局面，导致产品价格下跌，，整个行业呈现发展低迷的状态；(b人，给企业造成了很大的经营压力，发展举步维艰；(c).生产技术缺乏学发展遇到了前所未有的瓶颈；(d).没有独创性的品牌产品，在激烈争中毫无优势可言。因此，以我国的国情为出发点，钢铁产业亟须个行业格局，逐步进入一个比较长的行业调整期。

硅锰合金,消耗量,产量

Fig. 1.1 Crude steel production in China in 2007~2016中国钢铁产业面临着诸多问题：(a).产能严重过剩，需求逐渐减的局面，导致产品价格下跌，整个行业呈现发展低迷的状态；(，给企业造成了很大的经营压力，发展举步维艰；(c).生产技术缺发展遇到了前所未有的瓶颈；(d).没有独创性的品牌产品，在激中毫无优势可言。因此，以我国的国情为出发点，钢铁产业亟行业格局，逐步进入一个比较长的行业调整期。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF702

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