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    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    信息来源:noohoo.com   时间: 2020-02-14  浏览次数: 47

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    众所周知,在钢精炼过程中,耐火材料与钢液长时间直接接触,运动的钢液对耐火材料的侵蚀作用较大,严重降低其使用寿命。尚德礼等研究表明,在炼钢过程中,如果钢包及中间包内衬采用硅酸铝质耐火材料,钢包吹氩将加剧钢液与耐火材料之间的反应,反应产物以及被侵蚀的耐火材料进入钢液,使钢水中夹杂物含量增高。

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    Huang等通过数学框架分析法确定和建立边界条件参数与吹气参数的关系,从而实现了关键区域的局部大涡模拟,明确底吹氩钢包的卷渣机制,揭示卷渣后渣滴运动及分布的重要影响因素,建立了关联耐火材料蚀损的渣滴运动及分布的吹气参数预测方法,并探明了底吹氩钢包的卷渣机制,随着气液股和渣眼的形成,渣钢边界一大块熔渣将被拉向下部钢液中,达到一定临界条件后,渣滴将在渣块的近钢液末端形成,最终卷入到钢液中;随着吹氩流量的增加,渣滴尺寸的分布范围渐变宽广,且大于2mm渣滴数量的占比增大,这很可能会加大耐火材料冲蚀的风险。

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    此外,Huang等开展了铝镁质耐火材料与不同合金钢之间的动态作用试验研究,如图1所示,研究发现耐火材料首先与钢液反应生成液相界面层,然后该层在运动的钢液条件下会和钢液发生乳化卷混,钢液进而再与耐火材料新界面发生反应,这一过程循环往复导致耐火材料不断蚀损,增加钢中夹杂物。但高熔点界面层的形成会阻碍这一过程而抑制耐火材料蚀损,如图2所示。同时,Huang等在计算钢液与反应液相层之间的临界乳化速度时发现,不同化学组成的钢液与耐火材料的反应产物有差异,反应层的高温粘度是关键因素,其中,修正毛细管数(Ca*)可用于耐火材料反应界面层与钢液乳化临界条件的判定;并采用因次分析法建立了乳化液滴尺寸经验公式。

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    目前,电磁场技术广泛应用于高品质钢、有色金属及合金材料冶炼过程,严重影响耐火材料高温服役行为及钢的质量。一方面,外场影响熔渣离子结构、电润湿性和粘度等;另一方面,熔体运动会加剧耐火材料的蚀损。Zou等研究表明,高温交变电磁场条件下,磁场增强熔渣运动呈现指数增长,加剧了界面对流传质过程,不仅加速了耐火材料组分向熔猹中的溶解,而且使熔渣向耐火材料深入渗透和侵蚀,耐火材料蚀损明显加重。

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

    作者课题组通过引入静磁场表明:熔渣特性改变结合电磁阻尼,可显著抑制耐火材料的渣蚀渗透。因此,不同电磁场条件下耐火材料与钢液的作用机制有待探索。再者,通过数理模拟研究表明,熔钢的温度变化以及剧烈运动很有可能会产生自源磁场,将改变耐火材料与钢液界面行为,影响钢液中杂质的分布及去除。

    钢精炼过程中耐火材料的动态侵蚀机制与外场影响

        ——本信息真实性未经中国耐火材料网证实,仅供您参考