非反應性連鑄保護渣是一種用Al2O3代替?zhèn)鹘y(tǒng)連鑄保護渣中SiO2的CaO-Al2O3基連鑄結晶器保護渣,將該保護渣應用于高鋁高錳鋼連鑄生產(chǎn)過程中,可避免鋼液中[Al]與傳統(tǒng)連鑄保護渣中SiO2的鋼渣界面反應,使得連鑄保護渣性能穩(wěn)定,連鑄生產(chǎn)順行。揭示非反應性保護渣微結構特征及組成對結構的影響機制,尋找能穩(wěn)定Al-O網(wǎng)絡結構的組分,是開發(fā)非反應性連鑄保護渣的關鍵問題之一。因此,通過系統(tǒng)研究非反應性連鑄保護渣的熔渣微結構,并解析微觀結構與流變行為之間的關系,為開發(fā)非反應性連鑄保護渣提供理論依據(jù),促進高鋁高錳鋼連鑄技術發(fā)展。通過分子動力學模擬,研究了不同CaO-Al203渣系熔渣微結構特征,揭示了典型組元對熔渣中Al-O網(wǎng)絡結構的作用機理,并結合熱力學計算設計了非反應性連鑄保護渣化學成分。結果表明:B作為網(wǎng)絡形成體與O的結合能力最強,熔渣中出現(xiàn)了高配位的Al和三配位氧以及Q5微元結構單元來補償[AlO4]5-四面體負電荷過剩,低價態(tài)的Na+和Li+對于補償[AlO4]5-不平衡電荷的作用強于高價態(tài)的Mg2+和Ba2+,各組分對熔渣網(wǎng)絡結構的解聚程度遵循:Na2O＞Li2O＞MgO＞Ba0＞C... 

【文章來源】：華北理工大學河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

保護渣在結晶器內(nèi)分布及功能作用區(qū)域示意圖

華北理工大學碩士學位論文-6-圖2硅酸鹽的網(wǎng)絡結構示意圖Fig.2Silicatenetworkstructurediagram1.2.2熔渣結構的研究方法目前研究鋁硅酸鹽熔體結構的方法很多，可分為兩大類:1）模擬法[27]：主要包括四大類模型，分別為黑箱模型、結構特征參數(shù)模型、熱力學模型和分子動力學模型等。黑箱模型和結構特征參數(shù)模型類似，都是通過對大量的實驗數(shù)據(jù)進行擬合處理，從而建立熔渣結構與性能之間的關系。對于熱力學模型方面，對熔渣的結構有很多看法，但還沒有統(tǒng)一的解釋。分子動力學模擬可以直接計算熔渣的結構，在材料科學，地質(zhì)學，生物學等許多領域都取得了理想的成果，成為理論與實踐之間的主要橋梁。2）實驗法[28]：包括拉曼光譜，固體核磁共振譜，紅外光譜，中子散射和X射線衍射。基于光譜理論的實驗方法已成為研究鋁硅酸鹽熔體結構與性能的主要方法。利用拉曼光譜可以研究熔體的結構信息，X射線衍射技術類似于中子散射技術，能夠得到熔體的各離子對的平均鍵長和配位數(shù)。雖然能夠獲得一些結構信息，但是無法獲得在許多宏觀熱力學和動力學性質(zhì)中起決定性作用的微觀結構單元分布。通過測定硅酸鹽的同位素價和配位數(shù)，推導出硅酸鹽中不同四面體的相對含量，該方法雖然能獲得定量的結構信息，但不夠靈敏。目前，用實驗方法對硅酸鹽結構的研究已經(jīng)比較成熟。但在非反應性保護渣中，用Al2O3取代SiO2后，由于Al3+和Si4+的化合價不同，勢必會導致兩種渣系在高溫熔融狀態(tài)下熔體結構的差異。然而，由于對高溫熔體的實驗研究經(jīng)驗匱乏，導致用實驗得到的熔體結構說服力不足，因此研究受阻。近幾十年來，隨著科技的發(fā)展，尤其計算機和計算數(shù)學發(fā)展最為迅速，分子動力學模擬的出現(xiàn)解彌補了實驗中的不足。分子動力學模擬技術以成為研究熔體微觀結構的重要?

第1章文獻綜述-9-組元對熔渣中Al-O網(wǎng)絡結構的作用機理，并結合熱力學計算設計非反應性連鑄保護渣化學成分；通過拉曼光譜與核磁共振譜實驗，研究不同組分對非反應性保護渣熔渣微結構的影響，并基于熔渣微結構研究，解析熔渣結構與流變行為的關系，為開發(fā)非反應性連鑄保護渣提供理論依據(jù)，促進高鋁高錳鋼連鑄技術發(fā)展。2）研究內(nèi)容（1）連鑄保護渣熔渣微結構模擬及其成分設計研究采用分子動力學模擬軟件Scigress，模擬研究不同CaO-Al2O3渣系熔渣微結構特征，揭示典型組元對熔渣中Al-O網(wǎng)絡結構的作用機理，并結合熱力學計算設計非反應性連鑄保護渣化學成分。（2）非反應性連鑄保護渣熔渣微結構實驗研究采用拉曼光譜和核磁共振譜實驗對連鑄保護渣熔渣結構進行檢測分析，研究不同組分對非反應性保護渣熔渣微結構的影響。（3）連鑄保護渣熔渣微觀結構與流變行為關系解析在熔渣微結構的研究基礎上，結合保護渣黏度特性，研究其流變行為，探討流變行為的本質(zhì)，解析熔渣微結構與流變行為的關系。1.4.2研究路線研究路線如下圖3所示。圖3研究路線圖Fig.3Researchroadmap

【參考文獻】：
期刊論文
[1]薄板坯連鑄耐候鋼的穩(wěn)定澆鑄研究[J]. 高永春,高小堯,侯明山,耿偉.  山西冶金. 2018(05)
[2]分子動力學模擬預測氧化鈉含量對二元鈉硅酸鹽玻璃彈性模量的影響[J]. 趙謙,祖群,齊亮,胡永杰,孫雪坤,陳陽.  硅酸鹽學報. 2018(11)
[3]ZrO2對高堿鋁硅酸鹽玻璃熱學性能的影響研究[J]. 陳琰,郎明,王自強.  玻璃. 2017(09)
[4]高鋁雙相鋼氧化特性規(guī)律[J]. 王暢,于洋,高小麗,王林,孫超凡,龐在剛.  中國冶金. 2016(09)
[5]w（CaO）/w（Al2O3）對高鋁TRIP鋼保護渣熔化及流動性能的影響[J]. 付孝錦,文光華,唐萍.  煉鋼. 2016(03)
[6]連鑄保護渣與氧化鋁的交互作用研究現(xiàn)狀[J]. 劉春秀,杜辰偉,蘭鵬,張家泉.  中國冶金. 2015(09)
[7]高Al含量鋼種連鑄保護渣研究綜述[J]. 李治陽,于雄,陳一虹,費偉.  價值工程. 2015(08)
[8]感應加熱中間包夾雜物的運動及去除[J]. 王強,石月明,李一明,李寶寬.  東北大學學報(自然科學版). 2014(10)
[9]X1215易切削鋼結晶器保護渣的開發(fā)和應用[J]. 閆衛(wèi)兵,林騰昌,邢薇,王成杰,王宏斌.  特殊鋼. 2013(03)
[10]分子動力學模擬淺論[J]. 王乾,孫云.  陜西煤炭. 2009(03)

博士論文
[1]低反應性連鑄保護渣熔體的微結構特征及宏觀性能研究[D]. 吳婷.重慶大學 2017
[2]含Al2O3和CaF2連鑄結晶器保護渣成分、結構和性能的基礎研究[D]. 高金星.重慶大學 2016
[3]高鋁鋼連鑄保護渣的物理化學研究[D]. 黎江玲.北京科技大學 2016
[4]連鑄結晶器保護渣相關基礎理論的研究及其應用實踐[D]. 謝兵.重慶大學 2004

碩士論文
[1]CaO-Al2O3基高鋁高錳鋼保護渣冶金特性研究[D]. 許進忠.華北理工大學 2018
[2]CaO-SiO2-TiO2渣系熔融結構與性質(zhì)的模擬研究[D]. 姚廷華.重慶大學 2017
[3]Al元素對輕質(zhì)高強Fe-Mn-Al鋼組織及力學性能的影響及其作用機理[D]. 王力.蘭州理工大學 2016
[4]基于再生資源條件下不銹鋼脫磷保鉻工藝研究[D]. 許云花.江蘇科技大學 2015
[5]不銹鋼中非金屬夾雜物成分的動力學預報模型[D]. 李明.東北大學 2012
[6]FeO-SiO2-V2O3渣系熔融結構和性質(zhì)的多尺度分析[D]. 張燮.重慶大學 2012
[7]不銹鋼液中非金屬夾雜物成分的動力學計算[D]. 游梅英.東北大學 2009
[8]薄板坯連鑄保護渣消耗量與材料組成性能的關系[D]. 李婷.遼寧科技大學 2007
[9]精煉渣硫容量及活度模型的應用研究[D]. 王豐產(chǎn).西安建筑科技大學 2006
[10]紫外光纖包層玻璃的制備與性能研究[D]. 周安.南京工業(yè)大學 2006



本文編號：3323879