铁液中铝脱氧反应动力学的电化学测量及解析
发布时间：2022-12-10 02:45
研究铝脱氧反应及夹杂物生成机理对炼钢工艺优化和夹杂物控制至关重要。目前,本课题组已经采用第一性原理计算得到了铝氧反应中间产物的团簇结构及其热力学性质,并结合热力学基本规律解释和论证了氧化铝夹杂物形核服从二步机理,阐明了形核路径。在夹杂物二步形核机理基础上,本文使用电化学方法对Fe-Al-O熔体中铝脱氧反应的动力学信息进行在线检测,并对动力学曲线进行解析。主要工作如下:（1）利用高温下氧化镁部分稳定的氧化锆（MSZ）固体电解质具有对氧离子的选择透过性,以CO/CO2(pco/pco2=5/1)为参考气体,采用电化学工作站连接参考气体与Fe基熔体,组成固体电解质-铁液反应界面。分别进行了连接电化学工作站之前添加0.1%（质量百分数）铝、连接电化学工作站之后的实验过程中添加0.05%（质量百分数）和0.02%（质量百分数）铝的3次实验,利用参考气体与铁液的氧势差驱使氧离子进行迁移的原理,用电化学工作站测量过程中两端开路电压随时间的变化。基于开路电压曲线,利用能斯特方程计算获得固体电解质-铁液界面处氧浓度的变化曲线。采用扫描电镜对固体电解质-铁液界面...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 引言
1.2 洁净钢与夹杂物
1.3 钢中的非金属夹杂物
1.3.1 依据来源分类
1.3.2 依据变形能力分类
1.3.3 依据尺寸大小分类
1.3.4 非金属夹杂对钢性能的影响
1.4 去除夹杂物的研究
1.4.1 气体搅拌
1.4.2 真空处理
1.4.3 在中间包内使用过滤器
1.4.4 电磁净化
1.4.5 超声波
1.5 夹杂物的改性研究
1.6 氧化物冶金技术
1.7 铝脱氧反应研究
1.8 电化学方法介绍
1.8.1 固体电解质介绍
1.8.2 电化学脱氧新方法
1.8.3 电化学工作站的应用
1.9 本论文研究内容
2.Fe-O熔体中Al2O3 生成的电化学实验
2.1 实验装置
2.2 工作原理
2.2.1 固体电解质电池工作原理和构成
2.2.2 氧元素跃迁原理
2.3 实验方法
2.4 配料计算
2.4.1 银和铁的质量计算
2.4.2 参考气体氧分压的计算
2.5 制备过程
2.5.1 材料准备
2.5.2 操作过程
2.6 实验内容
3.铝氧反应过程中氧迁移规律解析
3.1 实验结果
3.1.1 向铁液中加铝1000ppm的结果
3.1.2 向铁液中加铝500ppm的结果
3.1.3 向铁液中加铝200ppm的结果
3.2 MSZ固体电解质与铁液界面的氧浓度计算
3.3 动力学分析
3.3.1 氧扩散动力学分析
3.3.2 化学反应动力学分析
3.4 氧的总体过程速率式解析
3.5 氧化铝夹杂物的SEM分析
3.5.1 固体电解质与铁液界面的SEM分析
3.5.2 提取本体中铁液样品的SEM分析
3.6 本章小结
4.铝氧反应过程中分批次加铝条件下的氧迁移规律解析
4.1 操作过程
4.2 实验结果
4.3 动力学分析
4.4 本章小结
5.结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化物冶金在大线能量焊接用钢中的应用[J]. 王丙兴,朱伏先,王超,娄号南,王昭东,王国栋. 钢铁. 2019(09)
[2]不同金属夹杂物对曲轴钢加工过程中刀具磨损及表面完整性的影响[J]. 秦声,胡蒙,陈小刚,明伟伟,陈明. 工具技术. 2019(08)
[3]微合金元素钒和铌对诱发针状铁素体的影响[J]. 朱立光,王雁,王硕明,张庆军. 钢铁. 2019(08)
[4]高强低合金钢中针状铁素体转变研究进展[J]. 窦佩霞. 中国金属通报. 2019(06)
[5]钢中元素偏聚的研究现状及其发展趋势[J]. 曹建春,刘铖霖,高鹏,周晓龙,周煌. 钢铁. 2019(06)
[6]稀土-镁复合处理对GCr15轴承钢中夹杂物的影响[J]. 常立忠,高岗,郑福舟,施晓芳. 工程科学学报. 2019(06)
[7]氧化物冶金工艺对EH36钢HAZ组织性能的影响[J]. 王丙兴,武仲子,娄号南,王超,王昭东,王国栋. 钢铁研究学报. 2019(02)
[8]影响钢中非金属夹杂物的关键因素的研究[J]. 李建军,辛雪倩,刘琦,张艳召. 大型铸锻件. 2019(01)
[9]钙处理H13钢中夹杂物的转变[J]. 王昊,李晶,史成斌,于文涛. 工程科学学报. 2018(S1)
[10]中厚板典型钢种非金属夹杂物来源分析与研究[J]. 王强,郝鑫,安海玉,郑文超. 宽厚板. 2018(04)
本文编号：3715894
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 引言
1.2 洁净钢与夹杂物
1.3 钢中的非金属夹杂物
1.3.1 依据来源分类
1.3.2 依据变形能力分类
1.3.3 依据尺寸大小分类
1.3.4 非金属夹杂对钢性能的影响
1.4 去除夹杂物的研究
1.4.1 气体搅拌
1.4.2 真空处理
1.4.3 在中间包内使用过滤器
1.4.4 电磁净化
1.4.5 超声波
1.5 夹杂物的改性研究
1.6 氧化物冶金技术
1.7 铝脱氧反应研究
1.8 电化学方法介绍
1.8.1 固体电解质介绍
1.8.2 电化学脱氧新方法
1.8.3 电化学工作站的应用
1.9 本论文研究内容
2.Fe-O熔体中Al2O3 生成的电化学实验
2.1 实验装置
2.2 工作原理
2.2.1 固体电解质电池工作原理和构成
2.2.2 氧元素跃迁原理
2.3 实验方法
2.4 配料计算
2.4.1 银和铁的质量计算
2.4.2 参考气体氧分压的计算
2.5 制备过程
2.5.1 材料准备
2.5.2 操作过程
2.6 实验内容
3.铝氧反应过程中氧迁移规律解析
3.1 实验结果
3.1.1 向铁液中加铝1000ppm的结果
3.1.2 向铁液中加铝500ppm的结果
3.1.3 向铁液中加铝200ppm的结果
3.2 MSZ固体电解质与铁液界面的氧浓度计算
3.3 动力学分析
3.3.1 氧扩散动力学分析
3.3.2 化学反应动力学分析
3.4 氧的总体过程速率式解析
3.5 氧化铝夹杂物的SEM分析
3.5.1 固体电解质与铁液界面的SEM分析
3.5.2 提取本体中铁液样品的SEM分析
3.6 本章小结
4.铝氧反应过程中分批次加铝条件下的氧迁移规律解析
4.1 操作过程
4.2 实验结果
4.3 动力学分析
4.4 本章小结
5.结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化物冶金在大线能量焊接用钢中的应用[J]. 王丙兴,朱伏先,王超,娄号南,王昭东,王国栋. 钢铁. 2019(09)
[2]不同金属夹杂物对曲轴钢加工过程中刀具磨损及表面完整性的影响[J]. 秦声,胡蒙,陈小刚,明伟伟,陈明. 工具技术. 2019(08)
[3]微合金元素钒和铌对诱发针状铁素体的影响[J]. 朱立光,王雁,王硕明,张庆军. 钢铁. 2019(08)
[4]高强低合金钢中针状铁素体转变研究进展[J]. 窦佩霞. 中国金属通报. 2019(06)
[5]钢中元素偏聚的研究现状及其发展趋势[J]. 曹建春,刘铖霖,高鹏,周晓龙,周煌. 钢铁. 2019(06)
[6]稀土-镁复合处理对GCr15轴承钢中夹杂物的影响[J]. 常立忠,高岗,郑福舟,施晓芳. 工程科学学报. 2019(06)
[7]氧化物冶金工艺对EH36钢HAZ组织性能的影响[J]. 王丙兴,武仲子,娄号南,王超,王昭东,王国栋. 钢铁研究学报. 2019(02)
[8]影响钢中非金属夹杂物的关键因素的研究[J]. 李建军,辛雪倩,刘琦,张艳召. 大型铸锻件. 2019(01)
[9]钙处理H13钢中夹杂物的转变[J]. 王昊,李晶,史成斌,于文涛. 工程科学学报. 2018(S1)
[10]中厚板典型钢种非金属夹杂物来源分析与研究[J]. 王强,郝鑫,安海玉,郑文超. 宽厚板. 2018(04)
本文编号：3715894
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