輕量Al2O3-MgO質澆注料基質增強及熔渣滲透數(shù)值模擬.pdf

1、本文首先綜述了精煉鋼包內襯耐火材料及其面臨的渣蝕損毀問題,并對抗渣侵蝕研究的現(xiàn)狀與不足做了具體分析。針對基質是抗渣侵蝕的薄弱環(huán)節(jié),研究了ZrO2前驅體和MgO微粉對剛玉-尖晶石質澆注料基質的增強作用,探討了基質的粘、慣性阻力系數(shù)的變化規(guī)律。然后對阻力系數(shù)表達式進行優(yōu)化擬合,提出了適合于鋁鎂澆注料基質的耦合材料微結構參數(shù)、流體性質和流動狀態(tài)的阻力系數(shù)函數(shù)表達式;最后基于VOF模型,建立了熔渣向耐火材料內部滲透的數(shù)學模型,借助Fluent軟

2、件模擬了熔渣對剛玉-尖晶石澆注料的渣蝕滲透過程,并就熔渣性質和材料微結構參數(shù)對滲透過程的影響進行了分析。
　　主要結論如下:
　　1)適量ZrO2前驅體或者MgO微粉均能促進基質燒結,提高基質致密程度;ZrO2前驅體合適添加量為0.5wt％;MgO微粉有助于基質孔隙的微細化,添加量不超過4.5wt%時,能較明顯增大基質的粘性和慣性阻力系數(shù);基質的粘性阻力系數(shù)遠大于慣性阻力系數(shù),兩者相差2~3個數(shù)量級,相比顯氣孔率,基質平均孔

3、徑對阻力系數(shù)有更大影響。
　　2)基質熱導率隨ZrO2前驅體添加量的增加先增大再減小,隨MgO微粉添加量的增加逐漸增大,添加0.5wt%的納米ZrO2前驅體時,基質的熱導率最大。隨燒結溫度提高,分別添加有ZrO2前驅體和MgO微粉的鋁鎂澆注料基質燒結性能均提高,但孔徑逐漸增大,前者阻力系數(shù)隨燒結溫度提高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,后者阻力系數(shù)則一直減小;基質熱導率隨燒結溫度的變化趨勢與阻力系數(shù)相反。
　　3)對顯氣孔率22%<ε

4、<35%,平均孔徑0.1μm　　在1200℃~1600℃溫度范圍內,上述兩式中的顯氣孔率ε(T)、平均孔徑d(T),以及系數(shù)A(T)、B(T)與溫度有如下函數(shù)關系。
　　4)綜合考慮熔渣流動及材料顯微結構對滲透的影響,鋁鎂澆注料基質的粘、慣性阻力系數(shù)關于其顯微結構參數(shù)、流體性質和流動狀態(tài)的函數(shù)關系式可表示如下。
　　5)采