CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2钢渣体系熔化性能

采用热力学计算软件FactSage的PhaseDiagram模块和Equilib模块对含钛钢渣熔点进行理论研究,并通过熔点实验对研究结果进行验证.研究发现:对于碱度R<1.5的渣系,当TiO2质量分数小于13%时,TiO2对熔点影响较小;当TiO2质量分数大于13%时,TiO2提高熔点.对于R>1.5的渣系,Al2O3质量分数为25%～35%时,TiO2的质量分数超过1%可显著提高渣系熔点.     

E非均质形核润湿角数学模型研究

分析了非均质形核润湿角, 根据均质形核和非均质形核的动力学条件, 推导了非均质形核的润湿角模型. 利用润湿角模型计算了铁液非均质形核过程中不同形核剂的润湿角, 计算结果表明大部分形核剂的润湿角都小于40°, 而f(q)的值远远小于1. 在一般的形核剂中, TiN, TiC和Re₂O₃的润湿角较小, 而MnO的润湿角较大. 本模型计算出的润湿角与其他研究结果一致.     

硫化锰对钢中Sb析出行为的影响

研究了钢中不同夹杂物对Sb的析出和高温氧化过程中富集行为的影响.Fe-1.5％Sb合金1100℃水冷试样中Sb在钢中主要析出位置是晶界.与单一的氧化物夹杂相比,硫化锰是更为有效的Sb异质形核核心,且Sb析出相成分组成接近于FeSb相.实验结果与二维错配度理论计算结果相一致.通过降低氧含量,钢中加入Ti变质硫化锰夹杂等方式,增加了MnS数量,使得更多的Sb在夹杂物上析出,从而减少钢中Sb的偏析和固溶量,改变Sb在钢中的析出位置.     

非均质形核细化16Mn钢凝固组织

通过感应炉对比实验,考察了基于不同非均质形核理论计算所得的三类有效形核质点Ce2O3、ZrO2和MgO对细化16Mn钢凝固组织的影响.结果表明:只符合点阵错配度理论判据的MgO形核质点将铸锭等轴晶率从32％提高至37％；只符合静电作用理论判据的ZrO2形核质点将等轴晶率提高至40％；同时满足点阵错配度理论和静电作用理论判据的Ce2O3非均质形核质点将等轴晶率提高至44％.在上述三个非均相成核的粒子中,Ce2O3能最大程度细化16Mn钢凝固组织.钢中形成以上三类形核核心后,钢的原始奥氏体晶粒尺寸以及显微组织均得到不同程度细化.     

SiMg、Al单独及复合处理对铁液中夹杂物的影响

在高温钼丝炉内向铁液中加入SiMg合金、Al及复合添加这两种脱氧剂进行脱氧,并改变其添加顺序,分析过程样中溶解氧、全氧、残镁量及夹杂物随时间的变化.结果表明:1873K时,铁液中复合添加0.02%(质量分数)的SiMg和0.03%(质量分数)的Al脱氧,其脱氧程度与只用0.05%的SiMg脱氧相当,而镁的收得率得到提高.SiMg/Al处理的试样中夹杂物数量随时间的变化与只用SiMg处理时一致,而Al/SiMg处理的试样中夹杂物数量随时间的变化与只用Al处理时一致.     

硫化锰对钢中Sb析出行为的影响

研究了钢中不同夹杂物对Sb的析出和高温氧化过程中富集行为的影响.Fe-1.5%Sb合金1100℃水冷试样中Sb在钢中主要析出位置是晶界.与单一的氧化物夹杂相比,硫化锰是更为有效的Sb异质形核核心,且Sb析出相成分组成接近于FeSb相.实验结果与二维错配度理论计算结果相一致.通过降低氧含量,钢中加入Ti变质硫化锰夹杂等方式,增加了MnS数量,使得更多的Sb在夹杂物上析出,从而减少钢中Sb的偏析和固溶量,改变Sb在钢中的析出位置.     

新型Al基复合脱氧剂脱氧效果研究

Al作为炼钢脱氧剂单独脱氧时易烧损,导致利用率较低;同时,其脱氧产物Al2 O3熔点高,形状不规则,不易在脱氧过程中上浮排出,造成水口堵塞,恶化钢材质量。为了提高铝的脱氧效率,同时使脱氧产物Al2 O3能快速从钢液中上浮排出,本文研究了一种以金属铝为有效脱氧组分,低熔点氧化物渣系为载体的新型复合脱氧剂。实验表明,使用该脱氧剂不仅可以保证钢液中溶解氧的质量分数在10×10-6以下,而且脱氧后钢中Al2 O3夹杂物与纯Al脱氧相比尺寸更小、数量更少,较显著地提高了钢材的纯净度,具有良好的脱氧效果。     

电铝热法冶炼钒铁渣熔化性能

利用FactSage热力学软件Phase Diagram和Equilib模块分别计算了CaO含量对CaO-Al2 O3-22%MgO-1%SiO2-2%FeO系液相线的影响以及CaO、调渣剂CaF2和B2 O3单独或复合添加对Al2 O3-MgO-25%CaO-1%SiO2-2%FeO系1700℃液相量的影响。通过差热分析测定了现场实验炉渣的熔化开始温度和结束温度,验证了理论计算变化规律。结果发现：电铝热法生产FeV的炉渣中CaO质量分数应该控制在25%左右,此时熔化性能较好;调渣剂CaF2的调渣效果好于B2 O3,且Al2 O3/MgO质量比较高时二者不能复合使用;考虑到工业应用效果和环境保护,CaF2添加量应控制在2%~5%。     

冷却速度对La脱氧钢中晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫描电子显微镜等分析技术观察了不同冷速下La脱氧钢的显微组织,并绘制了静态连续冷却转变图.实验结果发现,在4~10℃·s-1的冷速范围内,钢中会有大量晶内铁素体形成,其中在8℃·s-1冷却时可以获得大量细小且弥散分布的晶内针状铁素体. La脱氧钢中含La夹杂物与α-Fe相有较低错配度,其中La2 O2 S夹杂物与α-Fe相的晶格错配度最小为0.2%,钢中含La夹杂物均可诱导晶内针状铁素体形核并可促进感生形核,进而细化组织.     

铁液非均质形核的热力学研究

利用电解纯铁，通过高温钼丝炉制备了含有不同种类、不同含量异质核心的试祥．利用差热分析方法测定了试样在相同冷却速度条件下的过冷度．从理论上比较了铁液凝固热力学驱动力的不同计算方法及误差，计算了铁液在凝固过程中的热力学驱动力，形核功和临界晶核半径．