稀土氧化物钝化镁粒的组织特征及其阻燃与脱硫性能研究

论文摘要

本文通过物理和化学相结合的方法制备了一种铁水脱硫用稀土氧化物钝化镁粒(简称物化法样品),并对比两种已有的钝化镁粒(一种是物理法制备;一种是化学法制备)进行测试和分析。通过热分析法(TG/DTA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD),能谱线扫描(EDS)以及俄歇电子能谱(AES)等手段对这三种钝化镁粒的阻燃时间,燃点,表面层形貌以及表面层成分和结构进行了测试和分析,通过纳米压痕试验以及拉伸试验模拟测试了物化法和化学法钝化镁粒的表面层力学性能。通过热力学和动力学的计算从理论上分析了金属镁粒用于铁水脱硫的可行性,并在宝钢对新型钝化镁粒进行了工业脱硫试验。得到几点结论如下:(1)1000°C下,物化法样品的平均阻燃时间分别比化学法和物理法样品长15%~36%,本试验得到物化法样品、化学法样品和物理法样品的阻燃时间分别为19.4s、16.8s和14.2s。物化法样品的燃点分别比化学法样品和物法样品的燃点高10°C~20°C,本试验得到物化法样品、化学法样品和物理法样品的燃点分别为650°C、640°C和630°C。物理和化学法相结合制备的稀土氧化物钝化镁粒阻燃效果最好。(2)物化法样品表面包敷较均匀,表面层主要含有CeO2和MgO,

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁粒的研究概况
• 1.1.1 纯镁的基本物理性能
• 1.1.2 镁的应用情况
• 1.1.3 镁脱硫剂的种类
• 1.1.4 脱硫镁粒的物理及化学性质
• 1.1.5 镁脱硫的机理及其优缺点
• 1.1.5.1 硫对钢性能的影响
• 1.1.5.2 镁脱硫的机理
• 1.1.5.3 镁脱硫的优缺点
• 1.2 镁粒的制备方法
• 1.2.1 搅拌出炉空气冷却法
• 1.2.2 快速冷却散射造粒法
• 1.3 镁粒的阻燃方法
• 1.3.1 镁氧化的机理
• 1.3.1.1 镁与氧气的反应
• 1.3.1.2 镁与水的反应
• 1.3.2 镁粒的表面钝化处理
• 1.3.3 镁的合金化阻燃
• 1.4 研究目标及主要研究内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 试验方法与试验材料制备
• 2.1 实验材料的制备
• 2.1.1 物理和化学法相结合制备稀土氧化物钝化镁粒
• 2.1.2 物理法制备的钝化镁粒
• 2.1.3 化学方法制备的钝化镁粒
• 2.2 测试分析方法
• 2.2.1 阻燃时间和热分析的测试
• 2.2.2 阻燃层结构和成分分析
• 2.3 脱硫效果试验
• 第三章 钝化镁粒的阻燃性能
• 3.1 阻燃时间测试
• 3.2 燃点测试
• 3.3 差热分析氧化过程
• 3.4 钝化镁粒的阻燃机理
• 3.5 本章小结
• 第四章 钝化层的成分与结构分析
• 4.1 钝化层表面结构分析
• 4.1.1 表面微观形态
• 4.1.2 表面层结构
• 4.2 界面成分和结构分析
• 4.2.1 俄歇电子能谱分析
• 4.2.2 SEM 和EDS 线扫描分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 钝化镁粒表面层力学性能的模拟试验
• 5.1 模拟样品的制备
• 5.2 纳米压痕法测表面硬度
• 5.2.1 纳米压痕法
• 5.2.2 纳米压痕试验方法
• 5.2.3 试验结果与讨论
• 5.3 表面层的结合强度
• 5.3.1 拉伸试验方法
• 5.3.2 试验结果与讨论
• 5.4 本章小节
• 第六章 镁粒铁水脱硫的热动力学计算分析及工业脱硫试验
• 6.1 镁在铁液中的脱硫热力学
• 6.2 镁在铁液中的脱硫动力学
• 6.3 实际工业脱硫试验
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及专利