不銹鋼液中非金屬夾雜物成分的動力學(xué)計(jì)算.pdf

1、近年來,國內(nèi)外市場對不銹鋼質(zhì)量的要求在迅速提高,為滿足用戶的需求及提高自身產(chǎn)品的競爭力,提高不銹鋼連鑄坯的潔凈度已成為各生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)重要課題,不銹鋼冶煉過程中以夾雜物控制為中心的高潔凈化也越來越引起人們的重視。
　　 以非金屬央雜物的熱力學(xué)性質(zhì)為理論依據(jù)控制其類型及形態(tài)是主要研究方向,并已取得了一定進(jìn)展。根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算,認(rèn)為爐渣-鋼液-夾雜物三者之間達(dá)到完全平衡,而在實(shí)際冶煉過程中,由于傳輸和動力學(xué)條件的制約,不可能完全滿足爐

2、渣與鋼液、鋼液與夾雜物之間元素遷移所需的足夠時(shí)間,則不可能達(dá)到上述三者的完全平衡,非金屬夾雜物在鋼液中的成分也就不能完全等同于爐渣的成分。結(jié)合前人對夾雜物的熱力學(xué)研究成果,充分考慮到冶煉過程中的動力學(xué)條件,進(jìn)行不銹鋼液中非金屬夾雜物成分的動力學(xué)計(jì)算具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 本課題的目標(biāo)是結(jié)合冶金熱力學(xué)的平衡計(jì)算、運(yùn)用冶金動力學(xué)的理論和研究方法,研究不銹鋼液脫氧時(shí)夾雜物的動力學(xué)形成機(jī)制。本課題用相互作用系數(shù)法計(jì)算鋼液組元的活度,

3、用高階亞正規(guī)溶液模型計(jì)算SiO2-Al2O3-CaO-MgO渣系和MnO-SiP2-Al2O3-CaO渣系組元的活度,并基于該溶液模型建立了鋼液脫氧和氧化物夾雜控制的熱力學(xué)模型,應(yīng)用于不銹鋼脫氧過程的渣-金平衡、鋼液-氧化物夾雜平衡的計(jì)算,分析非金屬夾雜物的動力學(xué)形成機(jī)制。
　　 本課題以計(jì)算機(jī)仿真為主要手段,運(yùn)用冶金熱力學(xué)和動力學(xué)的理論和研究方法,對不銹鋼脫氧過程進(jìn)行分析,建立不同脫氧條件下夾雜物形成的動力學(xué)計(jì)算模型,應(yīng)用VB

4、編制了該模型的計(jì)算軟件,模型計(jì)算結(jié)果如下:
　　 (1)對430鐵素體不銹鋼鋁脫氧時(shí)鎂鋁尖晶石的動力學(xué)形成機(jī)制研究表明:金屬相傳質(zhì)是渣中MgO還原的速率控制環(huán)節(jié)。Mg在鋼液邊界層的擴(kuò)散為鋼液-夾雜物反應(yīng)的速率控制環(huán)節(jié)。而對整個(gè)系統(tǒng)來說,Mg在渣.金界面鋼液邊界層的擴(kuò)散是夾雜物生成過程的速率控制環(huán)節(jié)。
　　 (2)為了減少M(fèi)gO-Al2O3尖晶石的形成,應(yīng)提高爐渣中SiO2的含量,降低爐渣堿度;
　　 (3)鐵素體

5、不銹鋼用鋁脫氧時(shí),最終可形成MgO濃度達(dá)到飽和的鎂鋁尖晶石夾雜;
　　 (4)對316奧氏體不銹鋼硅脫氧時(shí)硅酸鹽類夾雜物的動力學(xué)形成機(jī)制的研究表明,鋼液中Si氧化和渣中MnO還原的反應(yīng)速率控制環(huán)節(jié)為渣相的傳質(zhì),而渣中Al2O3和CaO還原的反應(yīng)速率控制環(huán)節(jié)為金屬相的傳質(zhì)。而對整個(gè)系統(tǒng)來說,渣-金反應(yīng)是夾雜物(包括Al2O3、CaO)生成過程的速率控制環(huán)節(jié);
　　 (5)奧氏體不銹鋼用硅脫氧時(shí),可認(rèn)為最終夾雜物由CaO-S