特殊钢精炼过程稀土合金化工艺及理论研究

发布时间：2021-07-06 21:45

　　稀土合金化工艺对稀土在特殊钢中的应用有至关重要的影响。本文结合高铝特殊钢09Cr2AlMoRE,利用现有测量数据及理论建立的含稀土氧化物渣作用浓度计算模型对LF精炼渣系进行计算,还有钢液中各组元热力学计算,通过渣钢平衡,研究在LF精炼过程中稀土合金化工艺。基于熔渣组元离子半径和Butler方程,建立了RE203-MgO-SiO2（RE=La、 Nd、Sm、Gd和Y）熔渣表面张力热力学计算模型。本模型计算的1873K纯组元La2O3、Gd2O3、Nd2O3和Y2O3的表面张力分别为686、677、664和541mN/m。本模型计算结果与文献数据显示良好的一致性。绘制了1873KLa2O3-MgO-SiO2熔渣等表面张力线。基于离子分子共存理论,建立了La2O3-Al2O3-CaF2渣系各组元作用浓度的计算模型,本模型计算出的NLa2O3值与文献中的实测值吻合较好；建立了CaO-Al2O3-Ce2O3渣系各组元作用浓度的计算模型,本模型所计算的Al2O3作用浓度与文献实测Al2O3活度值变化趋势一致,由计算结果绘出了CaO和Ce2O3等作用浓度线。09Cr2AlMoRE钢种LF精炼工艺中,... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 钢中的稀土加入工艺
        2.1.1 模内加入法
        2.1.2 钢包压入法
        2.1.3 连铸结晶器喂丝法
        2.1.4 电渣重熔还原稀土氧化物加入法
        2.1.5 钢中稀土加入工艺存在的问题
    2.2 稀土在钢中的应用研究
        2.2.1 稀土在钢液中的作用
        2.2.2 稀土铈氧硫夹杂物析出顺序
        2.2.3 硫化铈粒子细化晶粒组织
        2.2.4 稀土处理钢浇铸的水口堵塞
        2.2.5 稀土与残余元素的相互作用
    2.3 稀土氧化物在冶金中的应用
        2.3.1 稀土氧化物的物理化学性质
        2.3.2 含稀土氧化物高温熔体的物理化学性质
        2.3.3 含稀土氧化物的精炼渣研究
        2.3.4 含稀土氧化物的电渣研究
        2.3.5 含稀土氧化物的保护渣研究
    2.4 本课题研究的意义、目的及内容
3 RE_2O_3-MgO-SiO_2熔渣表面张力计算模型
    3.1 模型介绍
    3.2 熔渣表面张力热力学计算模型
        3.2.1 Butler方程
        3.2.2 假设
        3.2.3 热力学模型的建立
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 1873K纯RE_2O_3表面张力的计算
        3.3.2 模型的验证
        3.3.3 模型的应用
        3.3.4 模型应用的展望
    3.4 本章小结
4 含Ce_2O_3精炼渣系作用浓度的计算模型
    4.1 热力学模型的建立
        4.1.1 假设
        4.1.2 Ce_2O_3-Al_2O_3和CaO-Al_2O_3-Ce_2O_3渣中结构组元的确定
    4.2 作用浓度计算模型
        4.2.1 Ce_2O_3-Al_2O_3渣系
        4.2.2 CaO-Al_2O_3-Ce_2O_3渣系
    4.3 Ce_2O_3-Al_2O_3渣系计算结果和讨论
    4.4 CaO-Al_2O_3-Ce_2O_3渣系计算结果和讨论
        4.4.1 Al_2O_3的作用浓度
        4.4.2 Ce_2O_3和CaO的作用浓度
    4.5 模型组元的扩展
    4.6 本章小结
5 电渣重熔用La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO-MgO渣作用浓度模型
    5.1 热力学模型的建立
        5.1.1 假设
        5.1.2 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO-MgO渣系结构组元的确定
    5.2 作用浓度计算模型
        5.2.1 La_2O_3-Al_2O_3渣系
        5.2.2 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2渣系
        5.2.3 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO渣系
        5.2.4 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-MgO渣系
        5.2.5 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO-MgO渣系
    5.3 计算作用浓度值与实测活度值的对比
    5.4 炉渣成分对La_2O_3活度的影响
        5.4.1 La_2O_3-Al_2O_3渣系
        5.4.2 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2渣系
        5.4.3 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO和La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-MgO渣系
        5.4.4 La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2-CaO-MgO渣系
    5.5 温度对La_2O_3活度的影响
    5.6 本章小结
6 LF精炼过程中RE添加工艺及理论研究
    6.1 实验方案
    6.2 实验结果及分析
        6.2.1 化学成分
        6.2.2 加稀土后炉渣的XRD分析
    6.3 精炼过程热力学理论分析与讨论
        6.3.1 电炉偏心炉底出钢及钢包转运过程
        6.3.2 LF精炼过程Al合金化
        6.3.3 LF精炼过程RE处理
    6.4 LF精炼过程控制
        6.4.1 氧含量的控制
        6.4.2 RE收得率的提高
    6.5 本章小结
7 稀土合金化对09Cr2AlMoRE钢夹杂物及残余元素的影响
    7.1 实验
    7.2 结果及讨论
        7.2.1 化学成分
        7.2.2 未加稀土钢中夹杂物形貌及组成
        7.2.3 加稀土后钢中夹杂物形貌及组成
        7.2.4 低氧、硫09Cr2AlMoRE钢中RE-S-As热力学计算
    7.3 TEM晶界元素分析
    7.4 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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[2]高炉CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣与铁液间硫分配比的热力学模型[J]. 李霞,丁跃华,黄帮福.  钢铁研究学报. 2012(07)
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[4]MnO-FeO-SiO2-Al2O3渣系作用浓度的计算模型[J]. 马小春,于春梅,成国光,张鉴.  钢铁研究学报. 2011(05)
[5]CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2渣系的活度计算模型[J]. 张波,姜茂发,亓捷,刘承军.  东北大学学报(自然科学版). 2011(04)
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[8]Effect of rare earths on viscosity and thermal expansion of soda-lime-silicate glass[J]. 王觅堂,程金树,李梅.  Journal of Rare Earths. 2010(S1)
[9]钢中稀土铈与砷相互作用研究[J]. 刘永华,张金柱.  现代机械. 2010(05)
[10]特殊钢中稀土变质夹杂物行为研究[J]. 杨晓红,吴鹏飞,吴铖川,成国光.  中国稀土学报. 2010(05)

博士论文
[1]Cu-P-RE耐候钢中稀土行为作用及机理的研究[D]. 岳丽杰.东北大学 2006



本文编号：3269028