轻量Al 2 O 3 -MgO浇注料抗渣性能研究
发布时间：2022-12-17 09:41
钢包作为冶金工业必不可少的承接、运输以及精炼钢水的设备,其内衬耐火材料热导率大易于引起钢水降温,同时由于复杂的服役条件导致内衬材料剥落频繁,钢中夹杂物增多,钢材质量受到严重影响。微孔骨料具有大量微细气孔,导热系数小,抗热震性好,被认为有望克服上述问题,然而,其能否成功应用于精炼钢包内衬的关键在于采用微孔骨料制备的浇注料的抗渣性能。本文基于骨料微孔化、基质紧密化的思想,以轻量Al2O3-MgO浇注料为研究对象,首先建立了浇注料基质颗粒紧密堆积模型,对基质的粒径分布进行设计,并采用实验对比不同基质粒径分布下轻量Al2O3-MgO浇注料的性能变化;基于感应炉动态抗渣,研究不同显微结构特征的轻量刚玉对浇注料抗渣性能的作用;然后,研究轻量Al2O3-MgO浇注料抵抗不同组分体系、碱度以及气氛条件的熔渣渣蚀行为,通过添加SrO调控三元系Al2O3-CaO-SiO2精炼渣的物化性能,分析SrO对精炼渣渣蚀...
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 钢包内衬耐火材料的发展
1.2 钢包内衬耐火材料的损毁
1.2.1 钢包内衬耐火材料的损毁形式
1.2.2 熔渣侵蚀的理论模型
1.3 炉外精炼渣基础
1.3.1 熔渣的离子特性
1.3.2 碱度与光学碱度
1.3.3 粘度
1.3.4 预熔型精炼渣
1.4 熔渣侵蚀耐火材料的测试方法
1.5 精炼钢包内层材料侵蚀的研究现状
1.6 本课题的提出及主要研究内容
第二章 轻量Al_2O_3-MgO浇注料基质显微结构设计与优化
2.1 浇注料基质粒度分布设计
2.1.1 浇注料基质紧密堆积模型
2.1.2 基于颗粒球形度的基质粉体模型修正
2.1.3 实施方法
2.1.4 计算结果
2.2 实验
2.2.1 实验原料
2.2.2 检测与表征
2.3 结果与分析
2.3.1 流变性能
2.3.2 常温物理性能
2.3.3 孔径分布
2.3.4 显微结构与物相
2.3.5 抗渣性能
2.4 讨论
2.5 本章小结
第三章 骨料显微结构对轻量Al_2O_3-MgO浇注料抗渣性能的影响
3.1 实验
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验方法
3.1.3 检测与表征
3.2 结果与分析
3.2.1 刚玉骨料显微结构对比
3.2.2 抗渣性能
3.2.3 渣蚀界面显微结构
3.2.4 渣蚀界面相组成
3.3 讨论
3.3.1 含不同骨料试样与熔渣反应的热力学
3.3.2 不同刚玉骨料在Al_2O_3-CaO-SiO_2渣中溶解动力学
3.4 本章小结
第四章 熔渣组分体系及碱度对轻量Al_2O_3-MgO浇注料侵蚀的影响
4.1 实验
4.1.1 实验原料
4.1.2 检测与表征
4.1.3 热力学模拟
4.2 结果与讨论
4.2.1 不同体系熔渣对轻量型Al_2O_3-MgO浇注料的侵蚀
4.2.2 不同碱度熔渣对轻量型Al_2O_3-MgO浇注料的侵蚀
4.3 本章小结
第五章 不同气氛下轻量Al_2O_3-MgO浇注料的渣蚀机理研究
5.1 实验
5.1.1 实验原料
5.1.2 检测与表征
5.1.3 热力学模拟
5.2 结果与分析
5.2.1 宏观侵蚀形貌
5.2.2 渣蚀界面显微结构
5.2.3 渣蚀界面相组成
5.3 讨论
5.3.1 氩气条件下环境氧分压的确定
5.3.2 气氛对渣-材料界面平衡物相和侵蚀速率的影响
5.3.3 气氛对尖晶石生成的影响
5.4 本章小结
第六章 SrO对精炼渣侵蚀轻量Al_2O_3-MgO浇注料渣蚀行为的影响
6.1 实验
6.1.1 实验原料
6.1.2 检测与表征
6.2 结果与分析
6.2.1 粘度
6.2.2 融化与结晶特性
6.2.3 显微结构与物相
6.2.4 SrO对预熔精炼渣渣蚀行为的影响
6.3 讨论
6.4 本章小结
第七章 熔渣对轻量Al_2O_3-MgO浇注料侵蚀的数值模拟
7.1 物理与数学模型
7.1.1 物理模型
7.1.2 数学模型
7.2 几何模型与网格划分
7.3 边界条件与参数
7.4 结果与分析
7.4.1 渗透与侵蚀深度
7.4.2 渣蚀产物分布
7.4.3 模型验证
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 后期工作展望
参考文献
本论文创新点
附录 攻读博士学位期间发表论文、专利及获奖
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合剂对刚玉-尖晶石质中间包挡渣墙性能的影响[J]. 郭钰龙,梁永和,聂建华,朱新伟,尹玉成,张国锬. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[2]引入Y2O3对刚玉-尖晶石中间包挡渣墙高温强度和抗渣性的影响[J]. 郭钰龙,梁永和,聂建华,尹玉成. 耐火材料. 2015(05)
[3]FactSage Thermodynamic Database for Steelmaking Refractory Research[J]. In-Ho JUNG,Marie-Aline VAN ENDE,Mun-Kyu CHO,Zhanmin CAO. China’s Refractories. 2015(01)
[4]Preparation of Microporous Corundum and Its Effect on Properties of Al2O3-MgO Castables[J]. GU Huazhi,HUANG Ao,ZHANG Meijie,LI Zhengkun,MA Lieying,DU Bo,ZOU Yang. China’s Refractories. 2014(04)
[5]250t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟[J]. 郑万,屠浩,李光强,程辉武,朱诚意,谷继刚. 过程工程学报. 2014(03)
[6]Al2O3-Cr2O3砖显微结构对抗渣性能的影响[J]. 孙红刚,李鹏涛,付建莹,闫双志,王刚,耿可明. 耐火材料. 2014(03)
[7]XRD在无机合成中物相分析的应用[J]. 徐玉林,徐明波,杨水金. 湖北师范学院学报(自然科学版). 2013(04)
[8]轴承钢用精炼渣冶金性能分析[J]. 彭波,刘丽丽,温瀚. 山东冶金. 2013(02)
[9]不同Al2O3含量的镁铝尖晶石抗钢包渣侵蚀性研究[J]. 张艳奎,韩兵强,邱文冬,贺恒星,龚柳百,鄢文,李楠. 耐火材料. 2013(02)
[10]高洁净度铝镇静钢LF精炼渣成分优化[J]. 赵东伟,包燕平,王敏,马文俊. 炼钢. 2013(02)
硕士论文
[1]超低碳钢保护渣精炼渣性能的研究[D]. 桂凌峰.贵州大学 2015
[2]轻量微孔矾土熟料的制备与性能研究[D]. 范昌龙.武汉科技大学 2015
[3]轻质微孔矾土骨料的制备研究[D]. 方义能.武汉科技大学 2011
[4]基于N-S方程的多孔介质微观渗流数值模拟[D]. 叶礼友.武汉工业学院 2008
[5]Al2O3-CaO基预熔精炼渣冶金物化性能的研究[D]. 赵和明.重庆大学 2003
本文编号：3719699
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 钢包内衬耐火材料的发展
1.2 钢包内衬耐火材料的损毁
1.2.1 钢包内衬耐火材料的损毁形式
1.2.2 熔渣侵蚀的理论模型
1.3 炉外精炼渣基础
1.3.1 熔渣的离子特性
1.3.2 碱度与光学碱度
1.3.3 粘度
1.3.4 预熔型精炼渣
1.4 熔渣侵蚀耐火材料的测试方法
1.5 精炼钢包内层材料侵蚀的研究现状
1.6 本课题的提出及主要研究内容
第二章 轻量Al_2O_3-MgO浇注料基质显微结构设计与优化
2.1 浇注料基质粒度分布设计
2.1.1 浇注料基质紧密堆积模型
2.1.2 基于颗粒球形度的基质粉体模型修正
2.1.3 实施方法
2.1.4 计算结果
2.2 实验
2.2.1 实验原料
2.2.2 检测与表征
2.3 结果与分析
2.3.1 流变性能
2.3.2 常温物理性能
2.3.3 孔径分布
2.3.4 显微结构与物相
2.3.5 抗渣性能
2.4 讨论
2.5 本章小结
第三章 骨料显微结构对轻量Al_2O_3-MgO浇注料抗渣性能的影响
3.1 实验
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验方法
3.1.3 检测与表征
3.2 结果与分析
3.2.1 刚玉骨料显微结构对比
3.2.2 抗渣性能
3.2.3 渣蚀界面显微结构
3.2.4 渣蚀界面相组成
3.3 讨论
3.3.1 含不同骨料试样与熔渣反应的热力学
3.3.2 不同刚玉骨料在Al_2O_3-CaO-SiO_2渣中溶解动力学
3.4 本章小结
第四章 熔渣组分体系及碱度对轻量Al_2O_3-MgO浇注料侵蚀的影响
4.1 实验
4.1.1 实验原料
4.1.2 检测与表征
4.1.3 热力学模拟
4.2 结果与讨论
4.2.1 不同体系熔渣对轻量型Al_2O_3-MgO浇注料的侵蚀
4.2.2 不同碱度熔渣对轻量型Al_2O_3-MgO浇注料的侵蚀
4.3 本章小结
第五章 不同气氛下轻量Al_2O_3-MgO浇注料的渣蚀机理研究
5.1 实验
5.1.1 实验原料
5.1.2 检测与表征
5.1.3 热力学模拟
5.2 结果与分析
5.2.1 宏观侵蚀形貌
5.2.2 渣蚀界面显微结构
5.2.3 渣蚀界面相组成
5.3 讨论
5.3.1 氩气条件下环境氧分压的确定
5.3.2 气氛对渣-材料界面平衡物相和侵蚀速率的影响
5.3.3 气氛对尖晶石生成的影响
5.4 本章小结
第六章 SrO对精炼渣侵蚀轻量Al_2O_3-MgO浇注料渣蚀行为的影响
6.1 实验
6.1.1 实验原料
6.1.2 检测与表征
6.2 结果与分析
6.2.1 粘度
6.2.2 融化与结晶特性
6.2.3 显微结构与物相
6.2.4 SrO对预熔精炼渣渣蚀行为的影响
6.3 讨论
6.4 本章小结
第七章 熔渣对轻量Al_2O_3-MgO浇注料侵蚀的数值模拟
7.1 物理与数学模型
7.1.1 物理模型
7.1.2 数学模型
7.2 几何模型与网格划分
7.3 边界条件与参数
7.4 结果与分析
7.4.1 渗透与侵蚀深度
7.4.2 渣蚀产物分布
7.4.3 模型验证
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 后期工作展望
参考文献
本论文创新点
附录 攻读博士学位期间发表论文、专利及获奖
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合剂对刚玉-尖晶石质中间包挡渣墙性能的影响[J]. 郭钰龙,梁永和,聂建华,朱新伟,尹玉成,张国锬. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[2]引入Y2O3对刚玉-尖晶石中间包挡渣墙高温强度和抗渣性的影响[J]. 郭钰龙,梁永和,聂建华,尹玉成. 耐火材料. 2015(05)
[3]FactSage Thermodynamic Database for Steelmaking Refractory Research[J]. In-Ho JUNG,Marie-Aline VAN ENDE,Mun-Kyu CHO,Zhanmin CAO. China’s Refractories. 2015(01)
[4]Preparation of Microporous Corundum and Its Effect on Properties of Al2O3-MgO Castables[J]. GU Huazhi,HUANG Ao,ZHANG Meijie,LI Zhengkun,MA Lieying,DU Bo,ZOU Yang. China’s Refractories. 2014(04)
[5]250t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟[J]. 郑万,屠浩,李光强,程辉武,朱诚意,谷继刚. 过程工程学报. 2014(03)
[6]Al2O3-Cr2O3砖显微结构对抗渣性能的影响[J]. 孙红刚,李鹏涛,付建莹,闫双志,王刚,耿可明. 耐火材料. 2014(03)
[7]XRD在无机合成中物相分析的应用[J]. 徐玉林,徐明波,杨水金. 湖北师范学院学报(自然科学版). 2013(04)
[8]轴承钢用精炼渣冶金性能分析[J]. 彭波,刘丽丽,温瀚. 山东冶金. 2013(02)
[9]不同Al2O3含量的镁铝尖晶石抗钢包渣侵蚀性研究[J]. 张艳奎,韩兵强,邱文冬,贺恒星,龚柳百,鄢文,李楠. 耐火材料. 2013(02)
[10]高洁净度铝镇静钢LF精炼渣成分优化[J]. 赵东伟,包燕平,王敏,马文俊. 炼钢. 2013(02)
硕士论文
[1]超低碳钢保护渣精炼渣性能的研究[D]. 桂凌峰.贵州大学 2015
[2]轻量微孔矾土熟料的制备与性能研究[D]. 范昌龙.武汉科技大学 2015
[3]轻质微孔矾土骨料的制备研究[D]. 方义能.武汉科技大学 2011
[4]基于N-S方程的多孔介质微观渗流数值模拟[D]. 叶礼友.武汉工业学院 2008
[5]Al2O3-CaO基预熔精炼渣冶金物化性能的研究[D]. 赵和明.重庆大学 2003
本文编号：3719699
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