论文摘要
熔渣中组元的热力学性质对合金和金属的冶炼工艺过程有着不可忽视的作用。过渡族金属是合金钢熔渣中的重要组元,其氧化物的热力学信息是冶金物理化学领域研究的重点。含铬熔渣体系一直是人们研究的重点,因为铬在不锈钢生产过程中的去向以及其对生态环境的影响已经是实现钢铁,尤其是不锈钢可持续生产的关键问题。已有的研究表明,熔渣中Cr的沥析性能与Cr在物相中的分布密度相关。Cr在尖晶石中的水溶密度最低。如何通过控制熔渣的析晶过程以降低Cr在渣中的水溶密度是目前环境冶金工作的重要课题。本文针对CaO-SiO2-MgO-Cr2O3体系的相平衡进行了相关研究,分别探究了碱度,热处理工艺和添加A1203对该体系的物相,成分以及相关组织形貌的影响。运用了SEM、XRD、EDS等分析手段对样品的成分,显微组织进行了分析。同时借助了FactsageTM热力学计算软件对相关体系平衡状态下的相组成进行了预测。实验结果表明：碱度范围在1.4-1.6的CaO-MgO-SiO2-Cr2O3体系经历1600℃直接淬火至室温的处理后基体中明显析出了尖晶石相。当碱度小于1.2时,样品中未发现明显的尖晶石,且此时基相中铬的含量较高。更高碱度的样品中同样析出了尖晶石相,但EDS光谱分析结果表明此时形成的镁铬尖晶石相中掺杂了一定数量的钙,硅杂质。此外,高碱度条件下的铬易跟方镁石或镁硅钙石形成固溶体或是铬酸钙,这会导致铬的渗出。如果将相同成分的样品先从1600℃慢冷至1400℃,保温24小时之后再淬火处理,此时的样品中析出了更多的尖晶石相。尤其是当碱度为1.2时,样品中析出了尺寸约为150μm的大块尖晶石颗粒。向原有体系中加入Al2O3可以有效的增加尖晶石的析出量,且析出的为镁铝固溶体形式的尖晶石。随着Al2O3添加量的增加,尖晶石中的铬逐渐被铝取代。当向碱度为1.6的样品中添加12wt%的Al2O3时,形成了MgAl2O4型尖晶石。