RE_2O_3-CaO-SiO_2-CaF_2-MgO-Al_2O_3系炉渣的凝固组织

・　１１２　・　材料导报Ｂ：研究篇　２０１５年２月（下）第２９卷第２期　

复合形核剂对ＣａＯ—ＭｇＯ－ＡＩ２Ｏ３－ＳｉＯ２系玻璃陶瓷微观结构与　

力学性质的影响　

张雪峰　，魏海燕　一，欧阳顺利　，贾晓林。，夏经天　，。　

（１内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室，包头０１４０１０；２内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头０１４０１０；　

３郑州大学材料学院，郑州４５００５２）　

摘要　以ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａ１２Ｏ。和ＳｉＯｚ为主要原材料，采用熔融法制备添加复合形核剂Ｃｒｚ０ｓ和ＣａＦｚ的ＣａＯ－　

Ｍｇ（）－Ａｌｚ　—ＳｉＯｚ（ＣＭＡＳ）系玻璃陶瓷，借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和电子万能试验机等测试手　段研究了复合形核剂对ＣＭＡＳ系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响。结果表明：当试样中复合形核剂的组成变　

化时，其析出的主晶相类型不变，均为透辉石，主晶相的结构和含量发生变化，引起玻璃陶瓷力学性质的改变。　

关键词　复合形核剂玻璃陶瓷微观结构力学性质　中图分类号：Ｔ１３３２１　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—０２３Ｘ．２０１５．０４．０２７　

Ｅｆｆｅｃｔ　０ｆ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｔｓ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＣａＯ－ＭｇＯ－ＡＩ２　０３一Ｓｉｏ２　Ｇｌａｓｓ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　

ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅｆｅｎｇ　，ＷＥＩ　Ｈａｉｙａｎ　，ＯＵＹＡＮＧ　Ｓｈｕｎｌｉ　，ＪＩＡ　Ｘｉａｏｌｉｎ。，ＸＩＡ　Ｊｉｎｇｔｉａｎ　，　

（１　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａｙａｎ　Ｏｂｏ　Ｍｕｌｔｉ—Ｍｅｔａｌｌｉｃ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｂａｏｔｏｕ　０１４０１０；２　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　

Ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ　０１４０１０；３　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　

高Al2O3炉渣对高炉生产的影响

随着我国钢铁产业的迅速发展，对炼铁原料的需求日益扩大，进口矿粉已占相当数量。目前国内进口的矿粉主要是澳矿与印矿，这两种矿粉中Al2O3含量普遍偏高。山东泰山钢铁集团（简称泰钢）高炉炉渣中Al2O3含量平均在18.2%左右，最高时可达到22%。炉渣Al2O3含量高时炉渣的流动性和稳定性都将变差，易引起炉墙粘结与炉缸堆积，破坏高炉冶炼的正常进程，给高炉操作带来一系列的问题。如不制定科学的操作方针与方法，将引起炉况不顺，影响产量与质量。因此，Al2O3含量高的炉渣严重制约了高炉的正常生产。

2 Al2O3含量对炉渣性能的影响

Al2O3属于中性，但在高炉冶炼中可认为是酸性物质，其熔点是2050℃，在高炉冶炼中与SiO2混合后仍产生高熔点（1545℃）的物质，使渣铁流动性差，分离困难。当加入碱性物质如CaO或MgO后，尽管CaO的熔点是2570℃，MgO熔点是2800℃，但与SiO2和 Al2O3结合后生成低熔点（低于1400℃）的物质，在高炉内熔化，形成流动性良好的炉渣，使渣铁分离，保证高炉正常生产。

2.1 Al2O3小于15%时能够改善炉渣的稳定性

当Al2O3含量在5%～20%、MgO含量小于20%时，在CaO/SiO2约为1.0的区域里熔化温度较低；当Al2O3含量低时，随着碱度的增加，炉渣熔化温度增加较快；当Al2O3含量大于10%后，随碱度增加，熔化温度增高减缓，熔化温度区域扩大，炉渣粘度随碱度变化也减缓，炉渣稳定性增加。可以认为Al2O3的存在削弱了CaO/SiO2变化的影响。

2.2 高Al2O3炉渣对高炉冶炼的不利影响

Al2O3小于15%时能够改善炉渣的稳定性，有利于高炉操作，但炉渣中Al2O3含量一般在15%～18%，原因是高Al2O3炉渣难以熔化，并且粘度增大，流动性变差，会产生以下负面影响：

（1）高Al2O3炉渣的初渣堵塞炉料间的空隙，使料柱透气性变差，增加煤气通过时的阻力。同时，该炉渣在高炉内易在炉腹部位的炉墙结成炉瘤，引起炉料下降不顺，形成崩料、悬料，破坏冶炼进程。

ＬＯＷ　ＣＡＲＢＯＮ　Ｗ０ＲＬＤ　２ｏｉ　３，７　热历史对ＭｇＯ—ＣａＯ—Ａ１２Ｏ３一ＳｉＯ２系微晶　玻璃析晶动力学的影响　万　鹏（中国铝业连城分公司，甘肃兰卅Ｉ永登县７３０３３５）　【摘要】本文利用试剂石英粉、Ａｌ２０，粉、石灰石、碱式碳酸镁、Ｓｂ２０　配料，熔制温度为１５００％，保温２ｈ，在不同的冷却和热处理制度（水淬、空　气中自然冷却、６５０℃下保温１０ｈ、７００ｏＣ下保温１０ｈ、７５０℃下保温１０ｈ）下，每组分各制得四个样，以研究热历史对微晶玻璃析晶动力的影响。利　用差热分析仪，测出在不同的冷却制度下基础玻璃的析晶放热峰，通过图解与计算，得出它们的析晶活化能和晶化指数，通过比较，探求理论上　的析晶活化能与分相、析晶过程的相互联系；并用扫描电镜观察了各基础玻璃的分相与析晶的情况。所做的试验中组分（ＳＩＯ２５０％，ＡＩ２０　１０％，　ＣａＯ１５％，ｂｌｇＯ２５％，Ｓｂ２０３１％）得到的基础玻璃在经过７５０℃保温１０ｈ的热处理下分相最明显，析晶最容易。经过分析得出：玻璃的析晶活化能越　低，析晶指数就越高，分相越明显，更容易析晶。　【关键词】微晶玻璃：析晶动力学；析晶活化能：晶化指数　【中图分类号】ＴＱ１７１．１　１　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３）１４—０３２８—０２　１引言　本课题的目的是通过在ＣａＯ—ＭｇＯ—Ａ１２Ｏ３一ＳｉＯ２系统中，以　５种不同的冷却方式制得一种以镁方柱石和镁橄榄石为主晶　相的微晶玻璃。对微晶玻璃材料在热处理过程中发生的分相、　核化、晶体长大等相变现象进行研究。以了解热历史对玻璃析　晶动力过程的影响　２了解热历史对玻璃析品动力过程的影响　本课题采用烧结法制备微晶玻璃，并通过在ＣａＯ—ＭｇＯ—　Ａ１２Ｏ３－ＳｉＯ２系统中，以５种不同的冷却方式制得一种以镁方柱　石和镁橄榄石为主晶相的微晶玻璃。对微晶玻璃材料在热处　理过程中发生的分相、核化、晶体长大等相变现象进行研究　利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、差热分析等方法对其晶体结构、表观形貌进　行分析，然后找出其最佳析晶制度。以了解热历史对玻璃析晶　动力过程的影响　将试剂石英粉、Ａ１２０３粉、石灰石、碱式碳酸镁、Ｓｂ２０３配料　放入研钵中混合均匀，装入氧化铝坩埚中于１５００℃熔化．保温　２ｈ。将熔化后的玻璃液快速倒入水中淬冷得到基础玻璃编号　Ａ，和倒在铁板上淬冷得到的基础玻璃编号Ｂ　然后将Ｂ分为　四份，一份是原来的铁淬基础玻璃编号Ｂ：一份在６５０℃保温　１０ｈ编号Ｃ；一份在７００ｃｃ保温ｌＯｈ编号Ｄ：一份在７５０ｑｃ保温　１０ｈ编号Ｅ。在将以上５份研磨成２００目以下．在差热分析仪　（ＺＲＹ一２Ｐ）上进行差热分析，每个编号的基础玻璃分别在升温　速度为ｌ０℃／ｍｉｎ，１５℃／ｍｉｎ，２０℃／ｍｉｎ，２５℃／ｍｉｎ最高温度为　１２００℃测试，以确定玻璃体的析晶特征。　表１冷却与热处理制度　ＩｌＧ１—１　水淬　ＴＧｌ一２　空冷　ＴＧｌ　ＴＧ１—３　在６５０ｏＣ保温１０ｈ　ＴＧｌ—４　在７００℃保温１０ｈ　１＇Ｇ１—５　在７５０℃保温ｌＯｈ　差热分析：　分别取少许五种不同冷却制度下的玻璃碎片．玛瑙研钵　磨成粉末，过２００目筛，各取１ｇ拿去作差热分析，测试时以　ａ＝ｌＯｃＣ／ｒａｉｎ、１５℃／ｒａｉｎ、２０％／ｍｉｎ、２５℃／ｒａｉｎ的升温速率升温。从　下面五个数据可以看出．同一种玻璃在不同的升温速率下它　们的峰值温度都是不同的，随升温速率的升高而升高。在同一　种升温速率下，峰值温度随冷却制度的不同而有所变化，随冷　却温度的升高先降低，热处理温度为７００ｏＣ时又升高。　通过数据处理计算得出：　ＴＧ１—１：ｋ＝一３８５９７　Ｅ＝一ｋＲ＝一８．３１４ｘｆ一３８５９７）＝３２０．９０ｋＪ／ｍｏ１　ＴＧｌ一２：ｋ＝一３６４７５　Ｅ＝一ｋｆｔ＝一８．３１４￣ｆ一３６４７５）＝３０３．２５ｋＪ／ｔｏｏｌ　ＴＧ１—３：ｋ＝一３５７８６　Ｅ＝一ｋｉｔ＝一８．３１４ｘ（一３５７８６）＝２９７．５２ｋＪ／ｍｏｌ　ＴＧ１—４：ｋ＝一４１７３３　Ｅ＝一ｋＲ＝一８．３１４ｘ（—４ｌ７３３）＝３４６．９７ｋＪ／ｍ０】　ＴＧ１—５：ｋ＝一３４３５６　Ｅ＝一ｋＲ＝一８．３　１４ｘ　ｆ一３４３５６）＝２８５．６４ｋＪ／ｔｏｏ１　从上面的计算数据可知，由ＴＧＩ一１（水淬）样到ＴＧ１—３　（６５０℃下保温２ｈ）样析晶活化能依次减小，ＴＧ１—４（７００ｏＣ下保　温２ｈ）析晶活化能又升高，然后减少，最小值为２８５．６４ｋＪ／ｔｏｏｌ。　结合扫描电镜的图片可以看出．析晶活化能越小，玻璃体分相　更明显　晶化指数的计算：　Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ采用ＤＴＡ峰前后缘拐点处切线与平行于横坐标　的任意直线构成的三角形中．底边被高所截成两段之间的比例　为该峰的“峰形指数”８，如图１所示，并提出反应级数ｎ可由峰　形指数８计算得（峰形指数是一个峰的非对称性的指标）：　ｎ：１．２６、／　。　～　Ｔ（或ｔ）　图１　ＤＴＡ曲线晶化指数的确定　以ａ＝１０来分析，根据图所示，用上式方法计算得（见表２）。　

第３２卷第３期　

・２８・２０１１年６月　特殊钢　ＳＰＥＣＩＡＬ　ＳＴＥＥＬ　Ｖｏｊ．３２．Ｎｏ．３　Ｊｕｎｅ　２０１１　

ＥＡＦ．ＬＦ．ＶｏＤ－铸造流　程ＺＧ０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ钢中　

ＣａＰ—ＡＩ２Ｏ３－ＳｉＰ２－ＭｇＯ系夹杂物转变研究　

刘剑辉　，　朱　荣　李士琦　董　瀚　＇　

（１钢铁研究总院结构材料研究所，北京１０００８１；２北京科技大学冶金与生态工程学院，北京１０００８３；　

３先进钢铁材料技术国家工程研究中心，北京１０００８１）　

摘要对大型水轮机组用超低碳马氏体不锈钢ＺＧ０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ中夹杂物进行了全面的分析和研究。在４０　ｔ　

ＥＡＦ—ＬＦ—ＶＯＤ一铸造流程的工业试验取样分析的基础上，运用Ｆａｃｔ　Ｓａｇｅ热力学软件，研究了不锈钢冶炼过程中ＣａＰ—　

ＳｉＰ：－ＡＩ２０３－ＭｇＯ系夹杂物的转变过程，得到夹杂物的熔点和塑性的变化规律。基于Ｆａｃｔ　Ｓａｇｅ软件的计算，找到合　

理的夹杂物低熔点塑性控制区域，即在ＭｇＯ含量为１０％的ＣａＰ—ＳｉＰ　一Ａ１　Ｏ　一ＭｇＯ四元系相图中，夹杂物组分（％）　

为５０～７０ＳｉＯ，、１０～２０Ａ１　０｛、１０～４０ＣＡＰ时，其熔点低于１　２８０℃。为得到低熔点的夹杂物，工业生产超低碳不锈钢　

应将脱氧剂Ｓｉ／Ａ１比控制在２—５。　

关键词４０　ｔ　ＥＡＦ—ＬＦ—ＶＯＤ一铸造流程ＺＧ０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ不锈钢低熔点夹杂物热力学计算　

Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ｏｆ　ＣａＰ—Ａｌ２Ｏ３－Ｓｉ０２－ＭｇＯ　

Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ　ＺＧ￣Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ　ｗｉｔｈ　

ＥＡＦ－ＬＦ－ＶＯＤ－Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｆｌｏｗ　Ｓｈｅｅｔ　

Ｌｉｕ　Ｊｉａｎｈｕｉ　一，Ｚｈｕ　Ｒｏｎｇ　，Ｌｉ　Ｓｈｉｑｉ　ａｎｄ　Ｄｏｎｇ　Ｈａｎ　’　

（１　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１；　２　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３；