《鋼液/熔渣—耐火材料界面電潤濕機理與動力學研究》是依託蘇州大學，由王慧華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋼液/熔渣—耐火材料界面電潤濕機理與動力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王慧華
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼的精煉過程中，受高溫鋼液/熔渣的物理沖刷和化學侵蝕作用，鋼包內襯耐火材料損毀嚴重，且損毀產物（外來夾雜物）會對鋼液產生嚴重的二次污染。為了降低高溫熔體對耐火材料的界面熔損，本研究以電潤濕理論為基礎，通過外加合理電勢改變耐火材料與冶金熔體間的界面潤濕特徵，並深入剖析鋼液/熔渣—耐火材料界面電潤濕動力學和反應機理；以含碳耐火材料自身形成的脫碳層為基礎構建絕緣介質層，實現外加電勢對界面張力和三相接觸角的協同調控，不僅可以有效避免熔體的電解反應，同時能降低高溫熔渣/鋼液對耐火材料的侵蝕和滲透程度，進而對其實施有效的物理保護。電潤濕系統僅需電壓驅動，無電流通過，全過程無能量消耗，是一種清潔新型的物理保護方式。本課題是電潤濕理論在冶金領域中套用的全新嘗試，期望為耐火材料長壽化研究提供啟發性解決方案，進而為潔淨鋼製造提供技術支撐。
結題摘要
鋼的精煉過程中，受高溫鋼液/熔渣的物理沖刷和化學侵蝕作用，鋼包內襯材料損毀嚴重，且損毀產物（外來夾雜物）會對鋼液產生嚴重的二次污染。為了降低高溫熔體對耐火材料的界面熔損，本研究以電潤濕理論為基礎，通過外加合理電勢改變耐火材料與冶金熔體間的界面潤濕特徵，並深入剖析鋼液/熔渣—耐火材料界面電潤濕動力學和反應機，實現外加電勢對界面張力和三相接觸角的協同調控，不僅可以有效消除熔體電解，同時能降低高溫熔渣/鋼液對耐火材料的侵蝕和滲透程度，進而對其實施有效的物理保護。課題根據相似相溶原理，採用低溫物理模擬電壓條件下熔渣/耐火材料界面電潤濕效果，該研究結果表明，無論是氧化鋁還是氧化鎂，外加電壓改變了溶液的界面張力，在電潤濕與馬蘭戈尼流的共同作用下，兩者間的接觸角隨著電壓的增加，呈現出先減小後增大，但變化範圍不一致，該結果對於指導高溫試驗具有重要意義。高溫電潤濕實驗中，對於氧化鋁耐火材料施加一定的外加電壓（2~6V）可有效在其表面形成緻密的保護層，且電壓越大，緻密層厚度越明顯，緻密層形成有效減緩耐火材料基體的溶解損失，從而保護耐火材料。值得注意的是，含碳耐火材料（鎂碳磚）因為脫碳層較薄，低電壓時可以形成有效的電潤濕保護，高電壓脫碳層絕緣效果不明顯，電潤濕效果不佳，但高電壓可加速熔渣的分解，陰極金屬Si析出可誘導耐火材料表面形成高熔點保護層（Ca2SiO4、MgAl2O4），從而有效抑制熔渣對鎂碳磚的高溫滲透，延長耐火材料的服役壽命。
