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粘度是转炉炼钢渣重要的物理性质之一,对转炉氧化冶金过程有重要影响。本文采用分子动力学模拟的方法对转炉钢渣重要组成单元的Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣体系进行了理论计算,分析了碱度、Fe O和P2O5对该熔渣体系微观结构及粘度的影响。同时采用拉曼光谱和红外光谱对熔渣结构特征进行了表征。采用旋转粘度法测试了Ca O-Si O2-P2O5-Fe O体系在1400℃时的粘度,研究了熔渣组分对粘度的影响并修正了适用于该熔渣体系的NPL和Pal粘度模型。结合实验与理论计算,构建起Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣体系粘度和微观结构之间的函数关系。Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣体系中Ca-O、Si-O、P-O以及Fe-O的键长值分别为2.30?、1.61?、1.53?和2.05?。P与O和Si与O之间均以4配位的四面体存在;Ca与O和Fe与O是以6配位的八面体存在。在硅氧四面体和磷氧四面体中键角∠O-Si-O和∠O-P-O分别为109.5°和109°。随着渣样碱度和Fe O含量的增加,Q0比例逐渐增加,Q2、Q3和Q4比例均减小,对应的熔渣结构由复杂趋于简单。P2O5含量的增加使得Q0和Q1比例减少,Q2、Q3和Q4比例增加,对应的熔渣结构变得更加复杂。Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣结构的Raman光谱和FTIR光谱分析结果亦显示:随着碱度和Fe O含量的增加,Qn对应的峰向低波数区偏移,说明熔渣结构由复杂向简单发展;随着P2O5含量的增加,Qn对应的峰向高波数区偏移,熔渣结构由简单向复杂发展。Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣体系中各离子的扩散能力大小依次为:Ca>Fe>O>P>Si。粘度实验结果表明:随着碱度和Fe O含量的增加,熔渣体系粘度值降低。随着P2O5含量的增加,体系粘度值增加。分子动力学模拟计算出的粘度值和实验值较为接近。基于实验的粘度数据,对NPL粘度模型和Pal粘度模型中的参数进行了修正,修正后的NPL模型和Pal模型对Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣体系粘度的预测效果较好。修正的NPL模型和Pal模型所计算的粘度η和结构参数Q(Si+P)之间存在线性关系,其线性关系式分别为η=0.09Q(Si+P)+0.13和η=0.09Q(Si+P)+0.12。Ca O-Si O2-P2O5-Fe O四元熔渣聚合结构趋于简单化则会导致熔渣粘度下降。