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毕业论文答辩毕业论文答辩研究背景研究背景随着世界国防、交通、医学和汽车等行业的发展，用户对随着世界国防、交通、医学和汽车等行业的发展，用户对钢材洁净度要求日益提高。钢材洁净度要求日益提高。在洁净钢生产过程中，夹杂物的控制始终是至关重要的课在洁净钢生产过程中，夹杂物的控制始终是至关重要的课题。为了彻底除去钢液中上浮的各种非金属夹杂物，研究非题。为了彻底除去钢液中上浮的各种非金属夹杂物，研究非金属夹杂物在各种精炼渣系中的溶解行为显得尤为重要。金属夹杂物在各种精炼渣系中的溶解行为显得尤为重要。第1页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩研究内容和意义研究内容和意义研究目的及意义通过考察MgO在熔渣中的溶解行为，为提高耐材的寿命提供理论依据。通过考察MgO在熔渣中的溶解行为，为洁净钢生产过程中夹杂物控制提供理论依据。研究内容本课题以氧化镁颗粒为研究对象，采用直接溶解法研究了氧化镁颗粒在CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系中的溶解行为。探究了温度、炉渣组成对夹杂物溶解速率的影响，探讨了氧化镁颗粒在实验渣系中的溶解机理。第2页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩实验方案实验方案实验条件实验条件实验材料实验材料：300 450m氧化镁颗粒化学试剂配置渣系实验方法实验方法：夹杂物直接溶解法考察因素考察因素：炉渣碱度反应温度炉渣成分第3页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩SlagSlag Composition，massRTemperature/CaOAl2O3SiO2MgOCaF2136.020.036.08.001.01570254.020.018.08.03.03.01570336.020.036.08.001.01620440.020.040.0001.01570539.040.013.08.003.01570表表1 MgO在各精炼渣系中溶解机理及动力学实验方案在各精炼渣系中溶解机理及动力学实验方案实验方案实验方案第4页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩1#3#4#2#图1 CaO-SiO2-MgO-Al2O3(20%)相图第5页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩5#图2 CaO-SiO2-MgO(10%)-Al2O3相图第6页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩17181-氩气瓶；2-硅胶；3-分子筛；4-转子流量计；5-高铝质绝热砖；6-刚玉质炉管；7-测温热电偶；8-炉体；9-测温热电偶补偿导线；10-电源线；11-控温热电偶补偿导线；12-控温柜；13-炉盖；14-MoSi2热电偶；15-石墨套筒；16-刚玉坩埚；17-石英管；18-刚玉管图3 实验加热炉及取样装置实验装置实验装置第7页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩实验准备实验准备。实验前，将氧化镁颗粒在烘箱内充分烘烤备用。实验前，将氧化镁颗粒在烘箱内充分烘烤备用。配配置渣系，置渣系，每组实验渣质量均为每组实验渣质量均为60g。夹杂物溶解夹杂物溶解。将配置的渣系在设定温度下溶化完全，保温。将配置的渣系在设定温度下溶化完全，保温30分分钟左右。钟左右。MgO颗粒用铝箔片包裹绑在钼丝末端送入熔融渣中。颗粒用铝箔片包裹绑在钼丝末端送入熔融渣中。实实验设定的夹杂物验设定的夹杂物/渣质量比为渣质量比为1:40，即每组称取，即每组称取1.5g氧化镁夹杂物氧化镁夹杂物。取样取样。在氧化镁颗粒加入渣中的在氧化镁颗粒加入渣中的15s、30s、60s、120s、300s和和600s分别取渣样，空冷至室温。分别取渣样，空冷至室温。实验步骤实验步骤第8页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩实验分析与讨论实验分析与讨论图4 1#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解形貌MgAl2O4实验渣系氧化镁颗粒的溶解行为实验渣系氧化镁颗粒的溶解行为1#渣系成分：36%CaO-20%Al2O3-36%SiO2-8%MgO 实验温度：1570渣样取样时间：15s第9页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩尖晶石产物层尖晶石产物层溶解边界层溶解边界层内渣层内渣层产物外扩散层产物外扩散层图5 1#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解外层线扫描分析结果MgO基体基体基渣层基渣层第10页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图6 2#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解形貌2#渣系成分：54%CaO-20%Al2O3-18%SiO2-8%MgO 实验温度：1570渣样取样时间：15s第11页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩溶解边界层溶解边界层图7 2#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解外层线扫描分析结果MgO基体基体基渣层基渣层第12页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图8 4#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解形貌图9 5#渣系中未溶氧化镁颗粒溶解形貌4#渣系成分：40%CaO-20%Al2O3-40%SiO2 实验温度：1570渣样取样时间：15s5#渣系成分：39%CaO-40%Al2O3-13%SiO2-8%MgO 实验温度：1570渣样取样时间：15s镁铝尖晶石镁铝尖晶石镁铝尖晶石镁铝尖晶石第13页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩锥状棒槌状图10 夹杂物尺寸统计方法d氧化镁在不同渣系中的溶解动力学分析d第14页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图11 五组实验渣系氧化镁溶解速率曲线1#5#3#2#4#第15页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图12 不同碱度氧化镁颗粒的平均尺寸趋势图 R=1.0时，形成了尖晶石产物层，阻碍了氧化镁的溶解；时，形成了尖晶石产物层，阻碍了氧化镁的溶解；R=3.0时，并没有尖时，并没有尖晶石产物层形成；晶石产物层形成；40%Al2O3时形成的尖晶石产物层粗大、致密，阻碍作用增强；时形成的尖晶石产物层粗大、致密，阻碍作用增强；外层镁铝尖晶石产物外层镁铝尖晶石产物的扩散快慢的扩散快慢成为氧化镁溶解的限制环节。成为氧化镁溶解的限制环节。图13 不同Al2O3氧化镁颗粒的平均尺寸趋势图第16页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图14 不同MgO含量氧化镁颗粒的平均尺寸趋势图图15 不同温度氧化镁颗粒的平均尺寸趋势图u 渣系不含氧化镁时，溶解热渣系不含氧化镁时，溶解热力学驱动力力学驱动力u 渣系不含氧化镁时，形成的渣系不含氧化镁时，形成的尖晶石细小、分散尖晶石细小、分散u提高温度，氧化镁溶解动力学提高温度，氧化镁溶解动力学条件改善条件改善第17页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图16 2#渣系中氧化镁颗粒的溶解机理示意图2#渣中氧化镁颗粒溶解是以直接溶解的方式进行，并没有中间产物形成；渣中氧化镁颗粒溶解是以直接溶解的方式进行，并没有中间产物形成；2#渣中渣中镁铝镁铝尖晶石的外扩散速率远大于它的生成速率尖晶石的外扩散速率远大于它的生成速率，导致镁铝尖晶石无，导致镁铝尖晶石无法聚集。法聚集。氧化镁氧化镁在在不同渣系中的溶解不同渣系中的溶解机理讨论机理讨论机理可能解释：机理可能解释：第18页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩图17 1#、3#、4#、5#渣系中氧化镁颗粒的溶解机理示意图u 尖晶石在氧化镁基体上尖晶石在氧化镁基体上随机形核随机形核；u 尖晶石与基体尖晶石与基体脱落脱落（液渣冲击、基体受力不均、内核缩小）；（液渣冲击、基体受力不均、内核缩小）；u 氧化镁基体与尖晶石间产生氧化镁基体与尖晶石间产生空隙空隙，液渣迅速填充，形成内渣层；，液渣迅速填充，形成内渣层；u 氧化镁核溶解消失，尖晶石环状产物层裂解，溶解进入渣中。氧化镁核溶解消失，尖晶石环状产物层裂解，溶解进入渣中。形成内渣层形成内渣层第19页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩2#成分点成分点图18 2#渣中（无尖晶石）氧化镁颗粒的溶解路径第20页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩4#成分点成分点镁铝尖晶石镁铝尖晶石内渣层成分点内渣层成分点图19 4#渣中（有尖晶石）氧化镁颗粒的溶解路径第21页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩结论结论1.氧化镁颗粒在氧化镁颗粒在CaOAl2O3SiO2MgO渣系中溶解常以渣系中溶解常以直接溶解或直接溶解或间接溶解方式进行。间接溶解过程时，会间接溶解方式进行。间接溶解过程时，会在未溶解的氧化镁颗粒在未溶解的氧化镁颗粒周围形成环状的镁铝尖晶石周围形成环状的镁铝尖晶石中间产物中间产物产物相，尖晶石产物相的产物相，尖晶石产物相的外外扩散成为氧化镁颗粒溶解的限制环节。扩散成为氧化镁颗粒溶解的限制环节。2.尖晶石产物层的存在是其生成速率和向炉渣本体的外扩散速率之尖晶石产物层的存在是其生成速率和向炉渣本体的外扩散速率之间动态平衡的结果。当镁铝尖晶石产物生成速率大于其外扩散溶间动态平衡的结果。当镁铝尖晶石产物生成速率大于其外扩散溶解速率时，环状镁铝尖晶石产物层存在，反之，则尖晶石产物层解速率时，环状镁铝尖晶石产物层存在，反之，则尖晶石产物层不会形成。不会形成。第22页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩3.提高炉渣碱度和温度均可增加氧化镁颗粒在熔渣中的溶解速提高炉渣碱度和温度均可增加氧化镁颗粒在熔渣中的溶解速率，这归因于动力学因素的改善率，这归因于动力学因素的改善。4.熔渣不含氧化镁时，氧化镁颗粒的溶解驱动力大，氧化镁溶熔渣不含氧化镁时，氧化镁颗粒的溶解驱动力大，氧化镁溶解速率较快；当渣中氧化铝含量较高时，尖晶石产物形成数解速率较快；当渣中氧化铝含量较高时，尖晶石产物形成数量增加，更致密，严重阻碍了氧化镁颗粒的进一步溶解。量增加，更致密，严重阻碍了氧化镁颗粒的进一步溶解。第23页/共25页东北大学本科毕业论文答辩第24页/共25页毕业论文答辩毕业论文答辩感谢您的观看。感谢您的观看。第25页/共25页