钢铁研究学报

作者：沈正华¹, 邢相栋¹, 折媛^1,2, 李信毅¹, 苗红生², 郭鹏辉¹

单位：1.西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055;；2.西宁特殊钢股份有限公司,青海西宁810000

关键词：钒钛磁铁矿,铁水,黏度,结构,分子动力学

基金：国家自然科学基金资助项目(52174325);陕西省创新能力支撑计划资助项目(2023-CX-TD-53)

新疆哈密地区钒钛磁铁矿资源丰富,综合利用价值高,为解决中国西北地区优质铁矿石资源短缺、进口铁矿石成本高昂的问题提供了有效途径。铁水的黏流特性是影响铁矿石高炉冶炼顺行的关键因素。钒钛磁铁矿冶炼所得含钛铁水黏度通常大于正常铁水,易出现铁水黏罐和黏钩等问题,导致出铁困难,不利于生产的高效进行。钛是导致铁水黏度增大的主要原因,但是钛对含钛铁水黏流特性的影响机理尚不明确。因此,以某钢厂实际生产的铁水为研究对象,采用振荡杯式高温熔体黏度仪测试了钛含量对铁水黏度的影响,并用分子动力学模拟计算深度揭示了钛对铁水熔体结构的影响机理。结果表明,铁水黏度和熔化性温度随钛含量升高而增大,尤其是钛质量分数大于0.3%后铁水黏度和熔化性温度急剧上升。在1 450 ℃,钛质量分数由0.1%增加至0.4%,铁水黏度增大4.2 mPa·s,熔化性温度升高99 ℃。分子动力学研究表明,钛原子与碳原子之间的相互作用远大于碳原子与铁原子之间的结合能力,钛原子占据碳原子与铁原子配位的空间,与碳原子产生稳定配位核心,在铁水中形成复杂的团簇结构。随着钛含量增大,团簇结构愈加复杂,碳和铁原子的扩散能力降低,导致铁水流动能力变差。

来源：2025年第7期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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