论文部分内容阅读
钢材性能的发展在炼钢领域一直广受关注。因为锰合金的大量应用和CO2的排放问题,汽车用钢的轻量化研究非常重要。因此,高铝钢的研究对于工业研究和环境保护都非常重要。夹杂物对钢材性能非常重要。本文的研究目的是研究MgO基耐火材料和Fe-Al合金的相互作用,以便阐明高铝钢中夹杂物的形成机理。本文研究了含有5.1%和2.1%Al的Fe-Al合金和含有27%SiO2的MgO基耐火材料之间的反应。在1550℃的高频感应炉中,将耐火材料棒插入钢液中,并且保温1-60分钟不同时间。使用电子显微镜研究了 Fe-Al合金中的界面和夹杂物。合金和耐火材料之间反应生成了一个界面层。界面层的厚度随合金中Al含量和反应时间的增加而增加。因为合金中的铝将耐火材料中的氧化铁和氧化硅还原出来,耐火材料中的硅酸镁相转变成了镁铝尖晶石相。部分界面层从耐火材料中脱落,并且在Fe-Al合金中形成了簇状或单独的夹杂物。从反应速率的角度来讲,耐火材料的脱落增加了反应面积,但是妨碍了镁铝尖晶石层的形成。随着反应时间增加,二氧化硅向合金中溶解速率逐渐降低,这是因为铝元素的扩散速率降低,在尖晶石中的扩散成为了控速环节。FactSageTM 7.0的计算表明,合金中的硅含量高于镁含量,这是由于在反应界面处硅酸镁相转变成了镁铝尖晶石相。在实验室采用高频感应炉研究了 Fe-2.1%Al和Fe-5.1%Al合金和不同的中间包耐火材料的反应,以及Fe-Al合金中尖晶石形成。实验结果表明,反应界面处尖晶石层的形成是由于氧化还原反应和耐火材料中原始相的相转变。反应界面层的厚度随着Fe-Al合金中铝含量,耐火材料中的SiO2含量和浸入时间的增加而增加。但是钢中铝含量是主导因素。实验结果和热力学计算的结果都表明MgO·Al2O3夹杂物和少量的CaO-MgO-Al2O3夹杂物是Fe-Al合金中的主要夹杂物。MgO·Al2O3夹杂物主要是在反应界面处形成,并机械的转移到钢液内部。