铝镁浇注料与不同合金钢间动态作用研究

发布时间：2020-06-13 05:42

【摘要】：钢铁工业是国民经济重要基础产业,其目标之一是提高钢质量,推进海洋工程、轨道交通、航空航天等高品质钢材研发和生产。耐火材料直接参与钢铁冶炼过程,须与不同合金组成的钢水相接触,对钢的安全高效生产及钢质量有重要影响。因此,鉴于钢精炼条件的复杂苛刻性,研究动态条件下耐火材料与不同合金钢水之间的相互作用,具有重要的理论价值和实际意义。本文针对钢精炼用铝镁浇注料,采用真空感应炉模拟研究了钢冶炼动态条件下耐火材料与不同合金钢之间的相互作用,探讨了钢水对铝镁浇注料的侵蚀机理及其对钢水洁净度的影响,对比分析了不同合金钢水与铝镁浇注料界面行为的差异。得到主要结论如下:(1)钢水对耐火材料的动态蚀损机制:钢水渗透耐火材料并发生反应形成低熔点液相层,然后该层会和运动的钢水发生乳化卷混,钢水进而再与耐火材料新界面发生反应,这一过程循环往复导致耐火材料不断蚀损,污染钢水。采用因次分析法建立了乳化液滴尺寸经验公式,明确了修正毛细管数(Ca*)可用于耐火材料反应界面层与钢水乳化临界条件的判定。(2)耐火材料与不同合金钢水反应界面层的组成差异较大,高熔点高粘度界面层的形成能有效抑制钢水对铝镁浇注料的进一步渗透侵蚀。其中,铝镁浇注料与普通合金钢反应无法形成隔离层,铝镁浇注料与高锰钢反应生成(Fe,Mg,Mn)Al_2O_4复合尖晶石隔离层,与高氮钢反应生成Mg-sialon固溶体隔离层,与高硅钢反应生成的SiO_2能增大界面层的粘度,降低钢水的乳化程度。(3)钢中合金元素及夹杂物含量随冶炼时间的变化趋势与耐火材料的蚀损规律总体一致。普通合金钢的合金元素含量变化不明显,高合金钢中N元素与铝镁浇注料初始反应最剧烈,其消耗大于50%,也导致钢中[O]大幅增加,但中后期趋于平稳;Si元素易与铝镁浇注料分解[O]结合生成SiO_2,总体减少约10%;Mn元素与铝镁浇注料反应,总体消耗了约20%。钢中夹杂物占比总体均增加,普通合金钢约1.04‰,高氮钢为9.29‰,高锰钢为0.42‰,高硅钢为0.11‰。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ175.732;TF341

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