輕量Al2O3-MgO質(zhì)澆注料基質(zhì)增強(qiáng)及熔渣滲透數(shù)值模擬.pdf

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

2、件模擬了熔渣對(duì)剛玉-尖晶石澆注料的渣蝕滲透過程,并就熔渣性質(zhì)和材料微結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)滲透過程的影響進(jìn)行了分析。
　　主要結(jié)論如下:
　　1)適量ZrO2前驅(qū)體或者M(jìn)gO微粉均能促進(jìn)基質(zhì)燒結(jié),提高基質(zhì)致密程度;ZrO2前驅(qū)體合適添加量為0.5wt％;MgO微粉有助于基質(zhì)孔隙的微細(xì)化,添加量不超過4.5wt%時(shí),能較明顯增大基質(zhì)的粘性和慣性阻力系數(shù);基質(zhì)的粘性阻力系數(shù)遠(yuǎn)大于慣性阻力系數(shù),兩者相差2~3個(gè)數(shù)量級(jí),相比顯氣孔率,基質(zhì)平均孔

3、徑對(duì)阻力系數(shù)有更大影響。
　　2)基質(zhì)熱導(dǎo)率隨ZrO2前驅(qū)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(qū)體時(shí),基質(zhì)的熱導(dǎo)率最大。隨燒結(jié)溫度提高,分別添加有ZrO2前驅(qū)體和MgO微粉的鋁鎂澆注料基質(zhì)燒結(jié)性能均提高,但孔徑逐漸增大,前者阻力系數(shù)隨燒結(jié)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(zhì)熱導(dǎo)率隨燒結(jié)溫度的變化趨勢與阻力系數(shù)相反。
　　3)對(duì)顯氣孔率22%<ε

4、<35%,平均孔徑0.1μm　　在1200℃~1600℃溫度范圍內(nèi),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(guān)系。
　　4)綜合考慮熔渣流動(dòng)及材料顯微結(jié)構(gòu)對(duì)滲透的影響,鋁鎂澆注料基質(zhì)的粘、慣性阻力系數(shù)關(guān)于其顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體性質(zhì)和流動(dòng)狀態(tài)的函數(shù)關(guān)系式可表示如下。
　　5)采