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铝钛镇静钢因其良好的韧性、较高的强度及优良的可焊接性而受到相关行业的亲睐,然而在其冶炼过程中存在易二次氧化,连铸浸入式水口结瘤问题异常突出。相关研究已证实铝钛系复合夹杂物是导致铝钛镇静钢浇注过程浸入式水口结瘤的主要诱因。因此,为预防铝钛镇静钢水口结瘤,除在其冶炼过程严格保护浇铸外,还应采取合理的渣系组成促进熔渣对该类夹杂物的快速溶解与吸收。 相关热力学研究表明,Al2O3·TiO2是铝钛镇静钢铝钛系典型夹杂物之一。基于此,本论文在实验室烧结合成了Al2O3·TiO2颗粒。利用直接溶解法系统研究了Al2O3·TiO2模拟夹杂物在不同冶金熔渣中溶解机理和溶解动力学,并分析了熔渣成分和温度等因素对夹杂物在冶金熔渣中溶解行为的影响。研究得到以下结论: (1)高温合成的Al2O3·TiO2纯度达到95%左右;破碎筛分后夹杂物颗粒粒径均匀分布在300~450μm之间,可以满足模拟夹杂物的要求。 (2) Al2O3·TiO2夹杂物在含MgO不同熔渣中溶解虽形貌虽存在很大差异,但溶解机理却基本相同。Al2O3·TiO2夹杂物均首先与逆扩散的渣成分反应生成中间产物CaO·TiO2和Al2O3,生成的Al2O3继续渣成分反应生成MgO·Al2O3中间产物。Al2O3·TiO2夹杂物的溶解逐渐演变成产物相CaO·TiO2、 Al2O3和MgO·Al2O3的二次溶解过程,这也是Al2O3·TiO2夹杂物溶解过程的最大特点。 (3)熔渣中MgO含量对夹杂物溶解行为有显著影响,夹杂物在不含MgO渣中溶解过程中没有CaO·TiO2相聚集析出。 (4)除2#渣系外,夹杂物在其它各组渣系中完全溶解的时间均小于450s。且在溶解初期,夹杂物平均尺寸随时间基本呈现直线下降的趋势。 (5)夹杂物溶解速度随渣碱度增加呈先降低后急剧增加的趋势。溶解速度随Al2O3含量增加而降低,随FeO含量增加和渣温度的升高而增加,夹杂物在不含MgO渣系中溶解速率更快。 (6)由夹杂物溶解过程动力学研究表明,夹杂物在溶解初始阶段主要受边界层扩散传质控制。但随着溶解反应进行,中间产物的生成和溶解反应同样限制了夹杂物的溶解过程。