锰基熔体系统磷杂质净化机理研究

发布时间：2021-05-17 12:32

　　锰基合金产业是我国钢铁行业重要分支之一，随着我国钢铁行业的快速发展，目前我国已经成为世界第一锰基合金生产大国，但随着世界金融危机影响的进一步加剧，钢铁行业出现严重产能过剩，面临巨大困难，锰基合金产业长期以来的弊端暴露无遗：生产技术停滞不前，长期依靠进口高品位锰矿，生产成本受制于人；能耗居高不下，资源浪费严重；产品品质低下，磷等杂质元素含量高，无法满足客户需求，行业已经到了转型升级的关键时刻。在这样的背景下，本文开展了锰基熔体系统的基础研究，旨在阐述锰基熔体中各结构单元的热力学行为，为锰基合金冶炼过程提供最佳工艺参数，减少合金元素损失；为锰基合金磷杂质的去除提供理论依据，有效降低锰基合金中杂质元素含量，提高产品品质；同时填补锰基多元熔体热力学模型研究的空缺，为此本文对锰基熔体系统主要做了以下几个方面的工作：①基于共存理论建立了锰基合金系统涉及的Mn-Fe-Si、Mn-Fe-P三元熔体系统、Mn-Fe-Si-P-C复杂多元熔体系统热力学模型。并通过模型计算值与实验值比较，证明了此类熔体中三元缔合物MnFeSi、MnFeP的存在，阐述了计算活度值与实验测定值在P含量较高时出现偏差的原因，证明... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：200 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 锰基熔体热力学研究现状
        1.2.2 Mn-Fe 熔体脱磷研究现状
        1.2.3 Mn-Si 熔体脱磷研究现状
    1.3 研究目的及意义
    1.4 课题的研究内容
2 锰基熔体平衡热力学模型建立
    2.1 二元熔体模型的建立及计算
        2.1.1 锰基二元熔体系统分析
        2.1.2 铁基二元熔体系统分析
        2.1.3 硅基二元熔体系统分析
        2.1.4 Mn-Fe 二元近理想熔体
    2.2 三元熔体模型的建立及计算
        2.2.1 Mn-Si-Fe 三元熔体系统分析
        2.2.2 Mn-Fe-P 三元熔体系统分析
        2.2.3 Si-Fe-P 等其他三元熔体说明
    2.3 Mn-Si-Fe-P-C 五元熔体模型
    2.4 本章小结
3 锰基合金冶炼熔渣热力学模型
    3.1 熔渣脱磷能力分析指标及结构模型
        3.1.1 熔渣脱磷能力分析指标
        3.1.2 熔渣结构理论模型概述
    3.2 简单三元渣系脱磷热力学模型建立
        3.2.1 CaO-MnO-SiO_2 三元渣系脱磷热力学模型
        3.2.2 BaO-MnO-SiO_2 三元渣系脱磷热力学模型
    3.3 复杂多元渣系脱磷热力学模型建立
        3.3.1 CaO-(BaO)基四元渣系热力学模型
        3.3.2 CaO-(BaO)基多元渣系热力学模型
    3.4 本章小结
4 锰基熔体内部的氧化脱磷解析
    4.1 氧化脱磷的理论基础简述
    4.2 锰基熔体氧化脱磷系统分析
    4.3 熔体内部氧化脱磷可行性判定
    4.4 本章小结
5 锰基熔体氧化脱磷的实验研究
    5.1 实验原料
    5.2 实验设备
    5.3 实验方案
        5.3.1 渣系的初择及预制实验
        5.3.2 硅锰合金氧化脱磷实验
        5.3.3 锰铁合金氧化脱磷实验
    5.4 结果讨论
        5.4.1 MnSi 氧化脱磷熔渣预制实验总结
        5.4.2 MnSi 合金氧化脱磷实验结果分析
        5.4.3 MnFe 合金氧化脱磷实验结果分析
    5.5 本章小结
6 氧化脱磷实验结果的理论分析
    6.1 熔渣熔体系统模型耦合说明
    6.2 所用两种脱磷渣系模型方程
    6.3 锰基合金氧化脱磷理论分析
    6.4 锰基合金氧化脱磷研究小结
7 锰基多元合金的还原脱磷研究
    7.1 还原脱磷的理论基础
        7.1.1 锰基熔体还原脱磷的系统分析
        7.1.2 锰基熔体还原脱磷的理论描述
    7.2 含磷粒子对锰基合金稳定性的影响
        7.2.1 锰基 Mn-Al-Fe-Si 多元合金的研究概述
        7.2.2 Mn-Al-Fe-Si 系统解体研究的实验方案
        7.2.3 锰基 Mn-Al-Fe-Si 多元合金的粉化现象
        7.2.4 磷对锰基 Mn-Al-Fe-Si 多元系统的影响
    7.3 锰基合金还原脱磷研究小结
8 结论及展望
    8.1 主要结论
    8.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
    A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C. 文中部分多元熔体熔渣系统模型方程
        （1）Mn-Si-Fe-P-C 五元合金熔体模型方程
        （2）CaO-SiO_2-MnO-FeO-Fe_2O_3渣系热力学模型方程
        （3）CaO-BaO-MnO-SiO_2-P_2O_5五元渣系模型方程
        （4）熔体内部无 Ca_3P_2析出纯六元金属熔体模型方程
        （5）熔体内部还原脱磷 Ca_3P_2直接析出熔体模型方程
    D. 文中部分熔体熔渣模型方程 matlab 计算程序代码
        （1）1673K 下 Mn-Fe-P 三元系统模型数值解代码
        （2）1600K~2000K 下 CaO-BaO-MnO-SiO_2-P_2O_5模型方程计算代码
        （3）1673K 下锰基合金有析出相渣金界面还原脱磷模型方程计算代码


【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3191772