高锰高铝钢保护渣吸收Al2O3夹杂的研究.docx

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1、高锰高铝钢保护渣吸收Al_2O_3夹杂的研究高锰高铝钢因具有高强度、高塑性等诸多优异的特殊性能,而被广泛应用于耐热钢和汽车先进高强度钢以及其他高附加值的品种钢生产中。但是高锰高铝钢因含有较多的Al等强还原性元素,在实际生产中易形成大量的Al₂O₃夹杂,其进入到保护渣中不仅会改变保护渣的粘度等理化性能,恶化保护渣的润滑作用,而且在生产过程中也可能会被卷入坯壳,造成铸坯缺陷。因此,研究高锰高铝钢保护渣对Al₂O₃夹杂的溶解吸收,提高其吸收Al<

2、sub>2O₃夹杂的能力,对保证高锰高铝钢保护渣冶金功能作用的正常发挥和良好的铸坯质量尤为重要。本文以阐明Al₂O₃夹杂在高锰高铝钢保护渣中被溶解吸收时的动力学问题和溶解机理为目的。建立了Al₂O₃夹杂在保护渣中的溶解动力学方程,在此基础上分析了Al₂O₃夹杂在高锰高铝钢保护渣中被溶解吸收时的动力学限制性环节;在动态实验条件下研究了Al₂O<

3、sub>3夹杂与熔渣之间的相对运动速度、温度、保护渣组分和粘度对高锰高铝钢保护渣吸收Al₂O₃夹杂的影响规律;利用扫描电镜-能谱仪（SEM-EDS）的检测与分析,探究了Al₂O₃夹杂在高锰高铝钢保护渣中的溶解机理。通过上述的研究,本文得到了如下的主要结论:（1）高锰高铝钢保护渣溶解吸收Al₂O₃夹杂的动力学限制性环节是反应产物由夹杂表面经产物层向液膜层（浓度边界层）的扩散,即内扩散过程

4、;影响Al₂O₃夹杂溶解速率的主要因素是内扩散过程中的Al₂O₃浓度差（扩散驱动力）和扩散系数。（2）相对运动速度的增加可以促进在Al₂O₃夹杂高锰高铝钢低反应性保护渣、非反应性保护渣和高SiO₂含量保护渣中的溶解;高锰高铝钢非反应性保护渣溶解吸收Al₂O₃夹杂的速率高于低反应性保护渣和高SiO₂含量保护渣;相

5、对运动速度的增加可以间接地增大内扩散过程中的Al₂O₃浓度差,进而提高Al₂O₃夹杂的溶解速率。（3）Al₂O₃夹杂在高锰高铝钢低反应性保护渣、非反应性保护渣和高SiO₂含量保护渣中的溶解速率随着温度的增加（1300℃-1430℃）均呈上升趋势;温度对Al₂O₃夹杂溶解速率的影响主要包括两方面:内扩散过程的扩散系数随着温度的增加而增

6、加;温度的增加,间接地增大了内扩散过程中的Al₂O₃浓度差。Al₂O₃夹杂在上述保护渣中被溶解吸收时的限制性环节活化能分别为150.8kJ·mol^-1（低反应性渣A-1）、156.1kJ·mol^-1（低反应性渣A-2）、131.4kJ·mol^-1（非反应性渣）和162.49kJ·mol^-1（高SiO₂含量保护渣）。（4）高锰高铝钢保

7、护渣的粘度和Al₂O₃含量的增加会阻碍熔渣对Al₂O₃夹杂的溶解吸收;而保护渣综合碱度（CaO+BaO）/（Al₂O₃+SiO₂）比、Na₂O含量、Li₂O含量,B₂O₃含量和F^-含量的增加则会促进Al₂O₃夹杂在熔渣中的溶

8、解,其中各个组分对Al₂O₃夹杂溶解速率影响的强弱顺序是Li₂O>F^->B₂O₃>Na₂O;高锰高铝钢保