冶金过程钢液—渣—耐火材料间界面现象研究

发布时间：2018-05-13 11:04

  本文选题：润湿性 + 接触角　； 参考：《北京科技大学》2017年博士论文

【摘要】：本文针对冶金生产过程中重要的固液界面现象,分别对两个体系的渣与耐火材料,两个体系的钢与氧化物基片之间的润湿性展开研究。镁碳质钢包耐火材料中的镁砂易被渣润湿,因石墨的加入而整体提高了对渣的不润湿性。本研究所用渣与镁碳质基片间接触角在1370℃约为130°。在1470℃以上,基片自身MgO与C发生反应,形成气相挥发后在基片表面留下大量孔隙,碳的消耗及大量的孔隙的形成均增加了渣对基片润湿性及渗透性。在该体系中,基片自身反应是影响渣与镁碳质基片间润湿性的重要因素。镁钙质钢包耐火材料基片与碱度分别为2.5至1.25的渣之间呈现出不同的润湿规律,但最终呈相近的润湿结果,两者之间最终接触角约为5°。低碱度渣在较低的温度下即对基片表面迅速产生润湿,最终接近完全润湿。高碱度在较高的温度下对渣产生缓慢的润湿过程。基片中MgO与CaO独立存在,MgO颗粒在与不同碱度的渣接触时均较为稳定,而CaO则会溶解进渣中或与渣反应,促进了渣的润湿及渣的渗透。低碱度渣更易吸收CaO,对基片的渗透深度也更深。基片中过量的CaO与渣反应,在固液界面形成Ca_3SiO_5层,该反应层又阻碍了渣的进一步渗透。在该体系中,耐材基片与渣之间的反应是影响渣与镁钙质基片间润湿性的重要因素。纯铁与镁质中间包干式料之间不发生反应,但干式料基片自身的组织结构在高温下会产生变化。基片中MgO颗粒会聚集长大,其他组分形成低熔点连续相,促使基片表面粗糙度增大,在一定程度上影响固液间润湿性。纯铁在较粗糙的基片上接触角较大,但影响程度较小。整体而言,纯铁液与中间包干式料基片间的接触角在1550℃时为113°,在1626℃时为108°。纯铁与基片之间不润湿,整体不产生明显渗透,但局部微小区域,纯铁可沿低熔点相处对基片产生少量渗透。在该体系中,基片自身组织结构有一定程度变化,但对固液间润湿性影响较小,纯铁与镁质中间包干式料体系整体较为稳定。纯铁与镁铝尖晶石基片之间不产生直接作用,在一定条件下的间接作用会影响固液间润湿性。常规纯铁A与不同MgO和Al_2O_3配比的基片间接触角随基片中Al_2O_3含量的增加呈先减小后增加的趋势,测得的各接触角(Fe-MgO:133°, Fe-MgO·Al_2O_3:113.4°, Fe-Al_2O_3:126.9°)与文献值较为相符,其他接触角也符合Cassie基本方程,温度对接触角影响较小。高铝纯铁B与不同配比的基片间接触角整体比前者大,且随着基片中Al_2O_3含量的增加而增加。基片中MgO被H2还原形成Mg蒸汽,溶解进纯铁B后,纯铁自身达到热力学平衡而在金属表面形成MgO-Al_2O_3及CaO-Al_2O_3等氧化物层。在该体系中,纯铁中自身较高的A1含量及纯铁与基片间的间接反应是影响两者之间润湿性的重要因素。
[Abstract]:In this paper, the wettability of slag and refractories of two systems and the wettability between steel and oxide substrates of two systems are studied respectively in view of the important solid-liquid interface phenomenon in metallurgical production. The magnesia in magnesia-carbon ladle refractory is easy to be wetted by slag, and the unwettability of slag is improved because of the addition of graphite. The indirect antennae of slag and magnesia carbon substrate are about 130 掳at 1370 鈩，

本文编号：1882887