《含鈦鋁鎮靜鋼中鋁鈦系夾雜物行為控制的基礎研究》是依託東北大學，由王德永擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含鈦鋁鎮靜鋼中鋁鈦系夾雜物行為控制的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王德永
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
含鈦鋁鎮靜鋼中鋁鈦類夾雜物的存在是浸入式水口結瘤的直接誘導因素，加之含鈦鋼水粘稠、可澆性差，尤其是薄板坯獨特的浸入式水口構造使得水口結瘤傾向更為顯著，斷澆率極大，嚴重影響了連鑄生產的順行和含鈦高級別品種鋼的開發。為此，申請人提出含鈦鋁鎮靜鋼中鋁鈦系夾雜物行為控制的研究課題，綜合運用冶金熱力學和冶金物理化學基本原理，探討含鈦鋁鎮靜鋼中合理的液相夾雜物形成和控制條件，使用高溫雷射共焦顯微鏡原位研究爐渣成分、溫度因素對Al2O3-TiOX夾雜物溶解行為的影響，採用夾雜物-熔渣浸漬實驗揭示鋁鈦系夾雜物在爐渣中的溶解機理。此項研究，不僅豐富了含鈦鋁鎮靜鋼中夾雜物行為特徵方面的研究成果，更為深入解決該鋼種連鑄浸入式水口結瘤問題提供理論依據。預期成果不僅在改善含鈦鋼水可澆性方面具有普遍指導意義，對於薄板坯連鑄連軋開發含鈦高附加值鋼種也具有重要的生產指導價值。
結題摘要
水口結瘤與鋼液成分及非金屬夾雜物類型、含量有關。氧化鋁簇群夾雜物容易在鋁碳水口壁沉積，長時間高溫反應、燒結形成結瘤物堵塞水口，造成水口流量降低甚至斷澆。大量實踐證明，鋁鈦複合脫氧會進一步加劇水口結瘤傾向，造成更嚴重的生產事故。為此，研究鋁鈦複合脫氧鋼中非金屬夾雜物形成與演變規律對於防止鋁鈦鋼水口結瘤具有重要的理論指導意義。本項目探討了含鈦鋁鎮靜鋼中合理的液相夾雜物形成和控制條件，使用高溫雷射共焦顯微鏡原位研究了鋁鈦複合脫氧鋼中夾雜物形成及演變特徵，採用直接溶解法研究了溫度、爐渣成分對Al2TiO5夾雜物溶解行為的影響。結果表明：在Fe-Al-Ti-O體系中，很難尋找到準確的液相夾雜物區域，即使存在這樣的微小區域，也由於熔體成分的變化而難以保持。隨著[Al]、[Ti]含量的變化，鋁鈦脫氧鋼中夾雜物形態發生了顯著改變。低鋁、低鈦鋼中，夾雜物較少，很難發現夾雜物的碰撞、聚合現象。在高鋁、低鈦鋼中，夾雜物較多，但簇群狀夾雜物數量減少，夾雜物趨於分散。高鋁高鈦鋼中夾雜物數量較多，簇群狀夾雜物分布較多，簇群結果更為緻密。在高鈦低鋁鋼中，棒狀狀夾雜物數量較多，且經常以“搭橋”或“堆砌”的形式結合，形成樹枝狀結構。這類夾雜物具有較大的接觸面積，更容易粘附在水口壁上形成結瘤物，這進一步解釋了高鈦鋼易產生水口結瘤的原因。Al2TiO5夾雜物的溶解機理為：夾雜物均首先與逆擴散的液渣反應生成CaTiO3和Al2O3中間產物，生成的Al2O3再與爐渣反應生成尖晶石，並逐漸演變成產物相的二次溶解過程。Al2TiO5夾雜物溶解速度隨渣鹼度增加呈先降低後急劇增加的趨勢。溶解速度隨Al2O3含量增加而降低，隨FeO含量增加和溫度的升高而增加，夾雜物在不含MgO渣系中溶解速率更快。夾雜物在溶解初始階段主要受邊界層擴散傳質控制，但隨著中間產物的形成，中間產物的二次溶解限制了夾雜物的溶解速率。項目完成後，出版學術專著1部，發表學術論文13篇，其中SCI收錄7篇，EI收錄1篇，參加國際學術會議2次，國內學術會議3次，邀請國外專家來華交流2次，培養碩士研究生3名，本科生1名。
