鋼鐵冶煉過程中,為了知曉反應(yīng)的進(jìn)度,各組元的熱力學(xué)數(shù)據(jù)是不可或缺的。然而由于冶金過程的復(fù)雜性,利用實(shí)驗(yàn)來測量鐵水中各組元的活度,不能保證所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。若能利用模型來預(yù)測組元的熱力學(xué)性質(zhì),將會(huì)給實(shí)際生產(chǎn)帶來諸多方便。本文基于分子相互作用體積模型(MIVM),計(jì)算出多元合金體系Mn-Fe-C、Mn-Si-C、Fe-C-Cr、Fe-Cr-P、Fe-Mn-P和Mn-Fe-Si-C中各組元的熱力學(xué)性質(zhì),并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和在鋼鐵冶煉中廣泛應(yīng)用的Wagner公式(WIPF)和統(tǒng)一相互作用參數(shù)公式(UIPF)計(jì)算結(jié)果相對比。結(jié)果表明:MIVM的預(yù)測值比WIPF和UIPF的預(yù)測值更接近實(shí)驗(yàn)值,例如,用MIVM預(yù)測得到的Fe在Fe-Cr-P熔體中的活度與實(shí)驗(yàn)值的平均相對誤差為5%,而WIPF和UIPF所得預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的平均相對誤差分別為53%和51%,MIVM表現(xiàn)出可靠的預(yù)測能力。因此,MIVM可以代替WIPF和UIPF來計(jì)算多元系中組元的活度�；谝陨辖Y(jié)論,本文用該模型預(yù)測了三元液態(tài)合金Fe-Si-P、Fe-C-P中各組元的活度,并繪制出所預(yù)測三元合金的等活度曲線圖。為實(shí)際生產(chǎn)提供了具有一定參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。此外,本文還對MIVM預(yù)測結(jié)果與元素配位數(shù)間的關(guān)系展開了研究。結(jié)果表明:計(jì)算所得的元素的配位數(shù)與MIVM中的二元參數(shù)B_(ij)和B_(ji)存在一一對應(yīng)關(guān)系,即當(dāng)簡化模型參數(shù)或利用不同公式計(jì)算得到的元素的不同配位數(shù)值來擬合二元系數(shù)據(jù)時(shí),雖然所得到的二元參數(shù)B_(ij)和B_(ji)會(huì)隨著配位數(shù)的不同而改變,但擬合結(jié)果與預(yù)測效果卻都相差無幾,這就意味著,不同的配位數(shù)有不同的B_(ij)值與之相對應(yīng),MIVM的預(yù)測效果只與其子二元系的擬合效果有關(guān)。對于熔渣體系,本文以MIVM近似偽多元法為基礎(chǔ),建立了煉鋼過程中熔渣體系的組元活度計(jì)算模型,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,所得結(jié)果在一定合理的范圍內(nèi),仍然與實(shí)驗(yàn)值擬合較好。例如:1823K時(shí),熔渣CaO-FeO-SiO_2中,組元CaO、FeO、SiO_2的預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的平均相對誤差分別為45%,34%,82%。這表明,利用MIVM偽多元法來預(yù)測熔渣組元的熱力學(xué)性質(zhì),具有技術(shù)可行性。最后,本文通過MIVM及其近似偽多元法的聯(lián)用,對還原過程中,鉻在渣-金間的平衡分配進(jìn)行了初步研究,并利用所建立的模型來預(yù)測相關(guān)因素對平衡的影響。數(shù)據(jù)顯示,升高溫度、提高爐渣堿度,減小體系中CO的分壓,均能使渣中Cr_2O_3的含量減小,其中CO的分壓起決定性影響。本次研究將對指導(dǎo)煉鋼操作具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TF701
【部分圖文】：

圖 1-1 我國大中型鐵礦區(qū)分布圖[6]1.2 鋼鐵冶煉基本流程及所存在的問題鋼鐵冶煉即關(guān)于如何煉鋼和煉鐵的工藝。眾所周知，鐵在地球上是不能自然賦存的，必須經(jīng)過冶煉提取才能獲得金屬鐵。由于自然賦存條件的不同和鐵礦石本身固有特性的差異，從鐵礦石中提取鐵進(jìn)而制造鋼的工藝是千差萬別的�，F(xiàn)代鋼鐵冶煉的基本生產(chǎn)流程如圖 1-2 所示。

圖 1-1 我國大中型鐵礦區(qū)分布圖[6]1.2 鋼鐵冶煉基本流程及所存在的問題鋼鐵冶煉即關(guān)于如何煉鋼和煉鐵的工藝。眾所周知，鐵在地球上是不能自然賦存的，必須經(jīng)過冶煉提取才能獲得金屬鐵。由于自然賦存條件的不同和鐵礦石本身固有特性的差異，從鐵礦石中提取鐵進(jìn)而制造鋼的工藝是千差萬別的�，F(xiàn)代鋼鐵冶煉的基本生產(chǎn)流程如圖 1-2 所示。

圖 2-1 1873K 時(shí) Fe-Mn 熔體中 Fe、Mn 活度的未簡化 MIVM 計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值[28]的比較圖 2-2 1873K 時(shí) Fe-Mn 熔體中 Fe、Mn 活度的簡化 MIVM 計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值[28]的比較圖 2-3 1873K 時(shí) Fe-Si 熔體中 Fe、Si 活度的未簡化 MIVM 計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值[28]的比較圖 2-4 1873K 時(shí) Fe-Si 熔體中 Fe、Si 活度的簡化 MIVM 計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值[28]的比較

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2819675