Al2O3－CaO 基预熔精炼渣吸收Al2O3夹杂的动力学研究

Al2O3－CaO 基预熔精炼渣吸收Al2O3夹杂的动力学研究Al2O3－CaO 基预熔精炼渣吸收Al2O3夹杂的动力学研究赵和明　王新华　　　谢　兵 (北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044) 摘要：通过改进的粘度测试装置,测试和研究了成分( %)为:4～10MgO ,34～39Al2O3 ,33～42CaO ,3～9CaF2 ,8SiO2 ,1.3～8.7SrO精炼渣中Al2O3圆柱体旋转线速度对Al2O3夹杂熔解速度的影响和Al2O3在渣中的熔解速度常数。结果表明,降低精炼渣粘度和减少渣中初始Al2O3含...

Al2O3－CaO 基预熔精炼渣吸收Al2O3夹杂的动力学研究赵和明　王新华　　　谢　兵 (北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044) 摘要：通过改进的粘度测试装置,测试和研究了成分( %)为:4～10MgO ,34～39Al2O3 ,33～42CaO ,3～9CaF2 ,8SiO2 ,1.3～8.7SrO精炼渣中Al2O3圆柱体旋转线速度对Al2O3夹杂熔解速度的影响和Al2O3在渣中的熔解速度常数。结果表明,降低精炼渣粘度和减少渣中初始Al2O3含量,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力。关键词：Al2O3－2CaO基精炼渣　Al2O3夹杂　吸收　动力学 1　研究设备及方法在粘度测试设备上加装一套可拆卸的旋转横梁臂,进行精炼渣吸收B类夹杂物的研究。利用专门的步进电机控制旋转速度。为使控制设备易操作,具有良好的人机界面,专门开发研制了一台步进电机控制器。该设备工作原理:操作者通过开关列阵人工设置转速,然后经嵌入式控制单元 (MCV)向三相步进电机功率驱动发送脉冲信号。步进电机的旋转模式为每脉冲旋转115度。利用4因素3水平的2次回归正交设计法(1P2实施)进行实验方案的设计,在对17组铝钙型预熔精炼渣的熔化温度、粘度和脱硫性能进行系统深入研究的基础上[1 ] ,对比选取了其中两组渣(1 #和8 # )来研究它们吸收B类夹杂的性能,两组渣的成分如表1所示。精炼渣吸收夹杂(B类)的动力学实验研究方法为: (1) Al2O3在精炼渣中的熔解速度方程。将250 g渣样放入石墨坩锅中,放入炉内加热至1 500℃,使渣形成均匀液态,缓慢下降装在钼杆下端的Al2O3 (Φ20 mm×20 mm)圆柱体试样,当降至坩锅内熔渣面30～50 mm处停留5 min ,以预热试样再浸入熔渣中,开启电机旋转,转速时间分别为100～200 r/min (转速根据表面更新理论模拟计算所得) ,旋转分别为10～6 min。停止旋转后将试样升到渣面上30～50 mm处停留2 min ,并慢速旋转,待试样冷却置于盐酸溶液中浸泡,去除表面粘附的熔渣后测其平均直径; (2) Al2O3在精炼渣中熔解速度常数测定。与测定熔解速度方程的操作相似,此实验在1 500℃和120 r/min的条件下,测定5个相同氧化物试样在不同旋转时间后半径的减少值。实验参数和Al2O3柱体直径减少值见表2。 2 2. 1　 Al2O3在熔渣中的熔解速度方程 2. 3 Al2O3熔点高(2050℃) ,固体Al2O3在熔渣中的熔解过程与化学作用、组元的扩散及Al2O3向熔渣的渗透有关,可分为3个环节: (1)熔渣向Al2O3表面的吸附; (2)熔渣与Al2O3接触,在界面发生化学作用,生成熔点较低的物质; (3)反应生成物向渣相中迁移。 3　结论 (1) Al2O3夹杂在1 #和8 #渣中的熔解速度方程分别为: (2) Al2O3夹杂在1 #和8 #渣中的熔解速度常数分别为0.78和0.58。 (3)降低熔渣粘度和减少渣中初始Al2O3含量,以及减少熔渣与A Al2O3夹杂之间的界面张力均有利于改善熔渣吸收Al2O3夹杂的能力。CaF2对精炼渣物理性质影响不大,对铝钙基精炼渣而言,可含较低或完全不加CaF2。参考文献 1　赵和明. Al2O3－2CaO基预熔精炼渣冶金物化性能的研究[硕士论文] .重庆大学,2003 ,31 2　潘国平,张求剑,魏庆成,等. MC215型模铸保护渣吸收Al2O3夹杂物的研究.马钢科研,1991 (1) :58 3　重庆大学冶金原理教研室.冶金原理实验(修正版) ,1997 ,28 4　刘承军,朱英雄,王云盛,等. CaO2－SiO2－Na2O2－CaF2－Al2O3－MgO保护渣系的Al2O3吸收速率.炼钢,2001 ,17(3) :42 5　李　为.钢中非金属夹杂物.北京:冶金工业出版社,1988 ,58 6　张　鉴.冶金熔体的计算热力学.北京:冶金工业出版社,1984 ,167 7　王　谦,迟景灏.连铸含铝钢中Al2O3夹杂与结晶器保护渣的作用.四川冶金,1991 (3) :46 8 赵和明,男,31岁,博士研究生。研究方向为铸坯缺陷生成机理及防止对策。

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