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溶鉄-溶融スラグ間の界面張力に及ぼす化学反応の影響に関する機構解明

化学反应对铁水和熔渣之间界面张力影响的机理阐明

基本信息

批准号：
19F17766
负责人：
田中敏宏
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F17766/
关键词：
界面張力熱力学反応速度論吸着

项目摘要

溶鋼‐溶融スラグ間の界面張力が化学反応中に低下する現象に対して、酸素の界面への吸着・脱離の影響を解明するために、溶鋼表面上に、溶融スラグ滴を滴下させた後の、両者の接触角の変化から、界面張力の動的変化に関する情報を実験的に求め、界面張力の動的変化に及ぼす化学反応の影響に関する実験結果を系統的に蓄積した。特に、溶融スラグ中のB2O3濃度を変化させて、さらに溶融スラグの塩基度ならびにそれに伴う粘度を変化させ、化学反応中に溶鋼‐溶融スラグ間の界面張力が動的に変化する様子を精度よく計測した。溶融スラグ中の主としてSiO2が解離して、SiとOが溶鋼‐溶融スラグ界面を溶融スラグ側から溶鋼側に向けて移行する際に、Oだけは界面に一時的に吸着停滞し、その後、徐々に脱離、または溶鋼中のSiよりも酸化性の強いAlやTiと反応して、酸素の界面濃度が低下し、化学反応が生じている際の一時的な界面張力の低下現象を定量的に説明できるモデルを導出した。また、従来からバルク相を対象として多成分系溶融スラグ・溶融鉄合金の化学反応を扱う競合反応モデルを上記の界面張力のモデルと連結し、多成分系溶融スラグと多成分系溶鋼が反応する際の、種々の成分が時間的にそれぞれの相において変化する様子を再現できるとともに、同時に、化学反応が生じている間の溶融スラグ―溶鋼間の界面張力の変化も計算できる物理化学モデルを完成することができた。さらに、各種パラメータを変化させた際の化学反応時の溶鋼‐溶融スラグ間の界面張力が変化する様子を再現できる計算を行った。また、世界的規模で活用されている熱力学データベースとリンクさせ、上記で導出した計算モデルならびに計算プログラムと連結させ、溶鋼‐溶融スラグが反応する際の両相中の成分変化を計算するとともに、その際の界面張力の動的変化も同時に推算できるシステム環境を整えた。

The influence of interfacial tension between molten steel and molten steel on adsorption and desorption of acid is analyzed. The influence of interfacial tension on the surface of molten steel and molten steel drops is analyzed. The influence of interfacial tension on the change of interfacial tension and chemical reaction is analyzed. In particular, the B2O3 concentration in the melt phase is changed, and the viscosity of the melt phase is changed, and the interfacial tension between the melt phase and the melt phase is changed in the chemical reaction. SiO2 dissociates, Si and O dissociate, O and O migrate from the melt side to the melt side at the interface, O and O desorb from the interface, Si and O dissociate, Al and Ti react with each other, and the interface concentration of acid decreases. A quantitative explanation of the phenomenon of temporal decrease in interfacial tension during chemical reaction is given. The chemical reaction of molten iron alloy in multicomponent system is characterized by the interfacial tension and the chemical reaction of molten iron alloy in multicomponent system. Chemical reactions occur during the melting process-the interfacial tension between molten steel is calculated during the physical and chemical reactions. The calculation of interfacial tension between molten steel and molten steel during chemical reaction is carried out. In addition, the calculation of thermodynamic parameters and the calculation of interfacial tension in the solution phase are also calculated.