??谀突鸩牧稀摼珶掃^程中耐火材料的動態侵蝕機制與外場影響

??谀突鸩牧?/strong>——眾所周知,在鋼精煉過程中,耐火材料與鋼液長時間直接接觸,運動的鋼液對耐火材料的侵蝕作用較大,嚴重降低其使用壽命。尚德禮等研究表明,在煉鋼過程中,如果鋼包及中間包內襯采用硅酸鋁質耐火材料,鋼包吹氬將加劇鋼液與耐火材料之間的反應,反應產物以及被侵蝕的耐火材料進入鋼液,使鋼水中夾雜物含量增高。
實現了關鍵區域的局部大渦模擬,明確底吹氬鋼包的卷渣機制,揭示卷渣后渣滴運動及分布的重要影響因素,建立了關聯耐火材料蝕損的渣滴運動及分布的吹氣參數預測方法,并探明了底吹氬鋼包的卷渣機制,隨著氣液股和渣眼的形成,渣鋼邊界一大塊熔渣將被拉向下部鋼液中,達到一定臨界條件后,渣滴將在渣塊的近鋼液末端形成,*終卷入到鋼液中;隨著吹氬流量的增加,渣滴尺寸的分布范圍漸變寬廣,且大于2mm渣滴數量的占比增大,這很可能會加大耐火材料沖蝕的風險。
此外,還開展了鋁鎂質耐火材料與不同合金鋼之間的動態作用試驗研究,研究發現耐火材料首先與鋼液反應生成液相界面層,然后該層在運動的鋼液條件下會和鋼液發生乳化卷混,鋼液進而再與耐火材料新界面發生反應,這一過程循環往復導致耐火材料不斷蝕損,增加鋼中夾雜物。但高熔點界面層的形成會阻礙這一過程而抑制耐火材料蝕損,同時,在計算鋼液與反應液相層之間的臨界乳化速度時發現,不同化學組成的鋼液與耐火材料的反應產物有差異,反應層的高溫粘度是關鍵因素,其中,修正毛細管數(Ca*)可用于耐火材料反應界面層與鋼液乳化臨界條件的判定;并采用因次分析法建立了乳化液滴尺寸經驗公式。
目前,電磁場技術廣泛應用于高品質鋼、有色金屬及合金材料冶煉過程,嚴重影響耐火材料高溫服役行為及鋼的質量。一方面,外場影響熔渣離子結構、電潤濕性和粘度等;另一方面,熔體運動會加劇耐火材料的蝕損。研究表明,高溫交變電磁場條件下,磁場增強熔渣運動呈現指數增長,加劇了界面對流傳質過程,不僅加速了耐火材料組分向熔猹中的溶解,而且使熔渣向耐火材料深入滲透和侵蝕,耐火材料蝕損明顯加重。
作者課題組通過引入靜磁場表明:熔渣特性改變結合電磁阻尼,可顯著抑制耐火材料的渣蝕滲透。因此,不同電磁場條件下耐火材料與鋼液的作用機制有待探索。再者,通過數理模擬研究表明,熔鋼的溫度變化以及劇烈運動很有可能會產生自源磁場,將改變耐火材料與鋼液界面行為,影響鋼液中雜質的分布及去除。
——海南耐火材料,??谀突鸩牧?海南隔熱材料