高锰高铝钢与引流砂界面反应行为研究

作     者：康铭 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔令种

授予年度：2023年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：高锰高铝钢 引流砂 夹杂物 开浇率 

摘      要：国内外研究人员对影响普通钢液钢包开浇因素进行了大量研究,其中钢液与滑动水口中填充的引流砂的反应对钢包自开的影响引起了多数学者的关注。近年来,随着研究的深入,高锰高铝钢以其优异的性能应用于许多重要领域,但由于其合金元素的特殊性,高锰高铝钢的钢包自开尤为困难。然而,目前对于高锰高铝钢的研究主要关注于高锰高铝钢与耐火材料、熔渣的相互作用以及高锰高铝钢的组织和力学性能,而在实现高锰高铝钢钢包自开、提升高锰高铝钢钢液洁净度等领域的研究十分匮乏。为探究高锰高铝钢与引流砂的反应行为、钢液中元素和引流砂中氧化物类型对钢砂反应行为的影响以及反应后钢液中夹杂物类型,本文通过实验室试验和热力学计算等手段开展研究。本文的主要研究内容和结论如下:（1）采用实验室试验研究了高锰高铝钢与含铬引流砂的反应行为。研究结果表明高锰高铝钢与引流砂反应会使引流砂生成由Mn O-Si O-AlO-Fe O-Mg O组成的液相,其中Mn O、Si O、AlO占比较大,同时还会生成含Cr的Mg O·AlO尖晶石。（2）采用实验室试验和热力学计算手段研究了钢液中元素对钢砂反应行为的影响。研究结果表明,钢液中的Fe、Mn、Al元素均能侵蚀引流砂中的石英相,而仅有Al元素可与引流砂铬铁矿相中的CrO发生反应生成液相AlO。（3）采用实验室试验和热力学计算手段研究了引流砂中氧化物类型对钢砂反应行为的影响。研究结果表明,引流砂中Si O能够扩大液相区区域,同时促进低温液相区的生成,因此冶炼高合金钢种建议将引流砂中Si O含量控制在20%以内。引流砂中CrO和Zr O能够减小液相区区域,同时抑制低温液相区的生成。引流砂中AlO能够抑制低温液相区的生成,但同时它会扩大高温液相区区域。（4）采用实验室试验研究了高锰高铝钢与引流砂反应后的夹杂物类型。研究结果表明,与引流砂反应后的高锰高铝钢中夹杂物主要为氧化铝夹杂物、硅酸铝夹杂物、尖晶石夹杂物和大型氧化铝夹杂物。高锰高铝钢中Al还原性较强,能够与钢砂的其他反应产物发生反应,产物为AlO,从而使钢中出现大量氧化铝夹杂物。此外,不同Mn含量的高锰高铝钢中夹杂物类型不同,只有Mn含量为30%的高锰高铝钢中出现了硅酸铝夹杂物、尖晶石夹杂物。