【摘 要】
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探索冶金熔渣物理性质与熔体结构的关系有利于深入理解熔渣冶金功能的微观结构本质,对于冶金渣系设计,进而改善冶金效果具有指导意义。本论文以LF钢包渣为研究对象,针对钢包渣在冶炼过程中的成分变化,先后通过实验测定了熔渣的熔体结构与黏度,并在此基础上,基于熔渣网络流动理论,建立了熔渣黏度预测模型,实现了对熔渣黏度的准确预测。采用Raman光谱测定了熔渣的熔体结构,检测结果表明,熔渣中Fe3+以[FeO4]
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“高温熔融金属作业事故预防与控制技术研究”(项目编号:2017YFC0805100);
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探索冶金熔渣物理性质与熔体结构的关系有利于深入理解熔渣冶金功能的微观结构本质,对于冶金渣系设计,进而改善冶金效果具有指导意义。本论文以LF钢包渣为研究对象,针对钢包渣在冶炼过程中的成分变化,先后通过实验测定了熔渣的熔体结构与黏度,并在此基础上,基于熔渣网络流动理论,建立了熔渣黏度预测模型,实现了对熔渣黏度的准确预测。采用Raman光谱测定了熔渣的熔体结构,检测结果表明,熔渣中Fe3+以[FeO4]-四面体和[FeO6]-八面体两种形式存在,随w(CaO)/w(SiO2)的增加,Fe3+更易形成[FeO6]-八面体结构。Al3+以Q2Al、Q3Al和Q4Al三种四面体结构单元及配位阳离子Al3+形式存在,随Al/(Al+Si)值从0.41增加到0.85,Q2Al单元向Q3Al和Q4Al单元转变。Si4+以Q0Si、Q1Si和Q2Si三种四面体形式存在,随Al/(Al+Si)的增加,硅氧四面体中与Si-O非桥氧键配位的Al3+逐渐增多。总的看来,随着钢包渣改质的进行,熔渣的NBO/T值降低,熔体聚合程度增加。采用旋转柱体法以测定熔渣的黏度,测定结果表明,钢包渣改质过程中,熔渣黏度会随w(CaO)/w(SiO2)的(R=4.00~11.00)升高而降低,且这种黏度的降低幅度在高温(1823K)和高w(CaO)/w(SiO2)(R=11.00)的条件下表现越加显著;同时黏度随着Al2O3质量分数(30%~50%)的增加而增加,但温度越高(T=1 763K~1823K)对黏度变化的影响越小。以熔渣熔体结构解析结果为基础,参考熔渣网络结构的流动机制,构建了CaO-SiO2-Al2O3-FexO四元渣系的黏度预测模型。预测数据与测试数据对比表明,模型预测平均偏差为13.34%,高于QVC等模型预测精度。该模型建立起了熔渣宏观黏度与微观结构间的定量关系,有利于深化对冶金熔渣黏度转变机制的理解。
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