硼对无氟保护渣熔渣微观结构的影响

摘要：

在钢铁行业产能过剩和节能减排的背景下,积极寻找保护渣中氟的替代物,开发新型无氟保护渣已成为实现绿色高效化连铸生产的重要途径.硼作为氟的理想替代物以其经济成本和助熔效果的优势,成为无氟保护渣技术新的研究热点,并被认为具有最广泛的应用前景.为探究含硼无氟保护渣的熔化结晶机理,从熔体微观结构变化的角度阐明含硼无氟渣黏度性能变化的内因,以期实现其工业化应用,选用高炉渣、石灰石、石英砂、纯碱和硼砂作为主要原料制备含硼无氟保护渣,结合拉曼光谱技术和Scigress分子动力学模拟对无氟保护渣熔渣的键长、配位数和结构单元等微观结构进行了系统研究.结果表明,随着硼砂质量分数从4％增加到16％,熔渣中硼氧骨干的结构发生较大变化,B—O的平均配位数从3.028增加到3.096,Si—B的平均配位数从0.229增加到0.898,[BO3]三面体转变为[BO4]四面体,B—O的平均键长保持1.375 nm不变;熔渣中桥氧数量增加,结构单元由简单的岛状结构、环状结构向着复杂的层状结构和架状结构转变,形成了复杂的硼硅酸盐结构,使熔渣聚合度升高,导致原子基团和离子的迁移阻力被加强,不利于晶体的成核和生长,抑制了保护渣的结晶,从而使熔渣黏度进一步降低.综合来看,含硼无氟渣系中硼砂质量分数为7％～16％时,熔渣聚合度较高,网络结构较复杂,黏度稳定性较好.

关键词：硼砂、无氟保护渣、熔渣结构、分子动力学、拉曼光谱

所属期刊栏目：57

分类号：TG422.1;O641;F426.31

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;河北省高校基本科研业务费资助项目;河北省研究生创新资助项目

在线出版日期：2022-05-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：72-80