低碳铁液中CO_2气泡的行为研究

本文对深吹的CO_2气体与低碳铁液作用的机理进行了分析研究。实验结果表明:低碳下铁液中的[C]传质过程为脱碳速率的限制环节;当CO_2流量Q=1.08cm~3/s,炉温T=1823 K,喷管插入深度h=2.4 cm,铁液重W=0.4 kg时,气泡与铁液的比表面积a=2.37×10~(-2)cm~2/cm~3;当铁液中[C％]<[C％]_m(脱[C]达到的最低含量)和[O％]<[O％]_sat.(铁液中饱和氧含量)时,深吹CO_2进入铁液中就会出现同时增[C]增[O]的现象。     

RH表观脱碳速率的影响因素研究

根据真空脱碳反应热力学讨论了实际真空度130Pa以下保持12min的RH脱碳反应的碳-氧平衡关系,指出受传质动力学的影响,RH脱碳结束时钢液中的氧含量还未达到真空度为1 000Pa时的平衡值。利用pH值测定法NaOH稀溶液吸收CO_2速率的实验原理在水模型中对RH真空[C]-[O]反应的表观脱碳速率进行研究,考察了提升气体流量、顶吹气体流量、顶枪枪位和气泡行程(浸渍管浸入深度)等因素对传质的影响。     

镁铝尖晶石对钢液脱碳的影响

通过高温实验,研究了镁铝尖晶石对钢液脱碳反应的影响,利用热力学分析了镁铝尖晶石对钢液脱碳的作用机理.研究结果表明:高温(1 900 K)下镁铝尖晶石对钢液具有明显的脱碳作用,加热温度、钢中[C]含量以及镁铝尖晶石成分是影响钢液脱碳的主要因素;钢水脱碳量随着加热温度和钢中w[C]的升高而增加;镁铝尖晶石的化学成分对钢液脱碳有重要影响,其中以钢中[C]与MgO组分的反应为主要反应,与MgAl2O4的反应为次要反应.     

高碳锰铁粉固相脱碳热力学研究

用CO2或H2O(g)作为脱碳剂进行高碳锰铁固态脱碳,当温度分别高于927℃或977℃时,高碳锰铁颗粒中外部的碳可被脱除.由于金属锰铁颗粒表面易被CO2或H2O2(g)所氧化,故脱碳反应又转变为颗粒内部的碳化锰和表面氧化锰之间的固-固相反应,使高碳锰铁继续脱碳.通过热力学计算证明了高碳锰铁用CO2或H2O(g)作为脱碳剂的可行性.     

高碳铬铁和氧化钼直接合金化冶炼过程热力学分析

基于直接还原理论,对高碳铬铁和氧化钼直接合金化冶炼过程进行了热力学分析。在共同作用理论基础上,建立了CaO-SiO2-FeO-MoO3-Cr2O3渣系活度计算模型,分析了铁液和熔渣中各组元活度及对氧化钼直接还原合金化过程的影响。结果表明:在高碳铬铁铁液中饱和[C]和外配还原剂焦炭的作用下,将氧化钼直接合金化得到一种碳素铬钼铁合金是完全可行的。MoO3在熔渣中活度很小,还原率高;高碳铁液中C、Cr元素有效降低了合金中Mo的活度,保证了Mo具有较高收得率,为铬钼铁合金的冶炼提供了理论依据。     

铁碳合金薄带气固反应脱碳工艺

提出了高炉铁水双辊连铸薄带十高温气固反应脱碳,生产钢带的全新工艺流程.实验以高碳铁碳合金板带为研究对象,在Ar-H2-H2O气氛下可控气氛管式炉内,利用高温气固反应脱碳机制,探索铁碳合金固态下脱碳而铁基不氧化的可行性,确定可控气氛下脱碳的温度和气氛条件范围.实验结果表明:气氛条件对铁的氧化有显著影响,当水浴温度不大于60℃或气体流量不大于300 mL/min时,脱碳后基体中不存在铁的氧化物;当水浴温度达到70℃或气体流量达到450mL/min时,脱碳后基体中出现铁的氧化物,此时由于铁氧化的出现降低了脱碳效果.     

IF钢碳含量不稳定因素分析

针对攀钢IF钢RH处理过程终点碳含量偏高及不稳定的问题,对IF钢生产工艺过程进行了跟踪调查.结果表明:RH处理前钢水[C]及a[O]、真空度、脱碳时间、钢包耐火材料及合金增碳等是影响IF钢碳含量偏高及不稳定的主要因素.RH进站[C]含量高于0.045%,终点碳含量与进站碳含量成正比关系;最小真空度越低,脱碳时间越长,终点碳含量就越低.为保证攀钢IF钢碳含量合格,应将RH进站钢水碳含量控制在0.030%～0.045%、a[O]控制在(500～700)×10-6,加强设备监控与维护以维持足够的深真空时间和进一步降低真空度.为减少RH处理后期钢液增碳,在保证真空室不结冷钢的前提下应使用渣线部位不含碳的钢包及低碳合金.     

引入CO_2转炉吹氧法冶炼中低碳锰铁的初步探索

探索了一种转炉吹氧冶炼中、低碳锰铁的改进方法,提出使用CO_2代替部分O_2进行吹炼。对该工艺的可行性进行了热力学计算分析,并采用感应炉进行了初步试验研究,结果表明:将CO_2引入转炉吹氧法冶炼中、低碳锰铁在热力学上是可行的;CO_2-O_2混合气体能够完成对高碳锰铁脱碳的任务,脱碳速率随混合气体中O_2比例的增加而提高;CO_2的加入对脱碳保锰有积极效果,当前试验条件下较佳的气体配比为25%CO_2+75%O_2。     

微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO₂的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO₂的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol-1.      

大型封顶钢锭的好的表面质量

为了通过减少皮层气泡获得好的表面质量,研究了脱氧度和铬的加入量对沸腾层内气泡的尺寸以及分布的影响。所获得的结果如下: (1)钢液的碳、锰和氧含量的平衡极大地影响沸腾层内坚壳带的厚度和气泡的分布。 (2)为防止板坯裂纹缺陷的出现,坚壳带的厚度至少应为17mm。为获得上面所提的厚度,最大脱氧度为: [C]×[O]-0.56[Mn]≥0.082V-5.135 这里[C],[Mn],[O]为10~(-2)％单位内钢液中各个元素的含量。 V为浇注速度(毫米/分)。 (3)铬的加入对沸腾层内减少气泡的数量和尺寸是有效的。这种现象认为加铬有助于表面张力的降低。     

底吹CO2气体在复吹转炉熔池中的作用机理

本文研究了CD_2与熔池钢液的作用机理,探讨了在CO_2作用下,熔池中氧的传质特点,并在此基础上提出底吹CD_2+N_2混合气体时,低碳域中[C]-[O]反应的物理模型。     

RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果分析

西昌钢钒厂由于转炉热量不足而以转炉—LF精炼—RH精炼—连铸工艺生产IF钢,为探究RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果,采用生产数据统计、氧氮分析、夹杂物自动扫描、扫描电镜和能谱分析等手段,对不同脱碳工艺对顶渣氧化性以及钢的洁净度影响进行了详细研究。结果表明:（1）与自然脱碳工艺炉次相比,采用强制脱碳工艺的炉次在转炉结束与RH进站钢中的平均[O]含量更低;（2）两种工艺脱碳结束钢中的[O]含量基本在同一水平;（3）强制脱碳工艺的炉次在RH结束时渣中平均T.Fe的质量分数降低了1.3%。在能满足RH脱碳效果的前提下,尽量提高转炉终点钢液碳含量、降低钢液氧含量,后续在RH精炼时采用强制吹氧脱碳工艺,适当增大吹氧量来弥补钢中氧,可显著降低IF钢顶渣氧化性。自然脱碳工艺与强制脱碳工艺控制热轧板T.O含量均比较理想;与自然脱碳工艺相比,强制脱碳工艺可有效降低IF钢[N]含量,这与强制脱碳工艺真空室内碳氧反应更剧烈所导致的CO气泡更多和气液反应面积更大有关。脱碳工艺对IF钢热轧板中夹杂物类型、尺寸及数量没有明显影响,夹杂物主要由Al₂O₃夹杂、Al₂O₃–TiO_x夹杂与其他类夹杂物组成,以夹杂物的等效圆直径表示夹杂物尺寸,以上三类夹杂物平均尺寸分别为4.5、4.4和6.5 μm,且钢中尺寸在8 μm以下的夹杂物数量占比高于75%。在RH精炼过程中,尽量降低RH脱碳结束钢中[O]含量,有利于提高钢液洁净度。      

QD08生产RH真空精炼脱碳影响因素分析

结合芜湖新兴铸管炼钢部RH自然脱碳冶炼低碳钢QD08的生产实际,从热力学和动力学的角度出发,考虑初始碳氧含量以及真空度变化等因素,研究RH的碳氧反应,系统分析和研究低碳钢QD08钢生产的工艺制度。RH真空处理过程中,随真空处理时间延长,真空度降低,真空室内PCO降低,碳氧浓度积呈降低的趋势,真空室内因发生碳氧反应进行脱碳,RH自然脱碳满足热力学条件;RH自然脱碳反应速度取决于:[C]、[O]元素在钢液内部的传质系数、真空处理时间、抽真空的速度和脱碳速率,并具有一定的规律。对RH自然脱碳及其反应机理进行探讨,并且为利用RH装置生产低碳钢提供了重要技术支持。     

铁碳合金薄带气- 固反应脱碳动力学分析

为了研究铁碳合金薄带固相脱碳反应的动力学。试验以Ar- H2- H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe- C合金薄带进行脱碳。把铁碳合金薄带放入加热场中加热到1020、1080和1140℃,并分别保温脱碳0、10、30、50、60、70、80和90min。结果表明,碳向反应界面的扩散是脱碳反应的限制性环节,脱碳温度的升高和脱碳保温时间的延长均有利于提高脱碳量,而且提高反应温度有助于提高脱碳反应速率。铁碳合金薄带固态脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应表观活化能为144.9 kJ/mol。     

RH-TB精炼处理超低碳钢的研究

分析了影响RH脱碳的因素,在试验生产中采取了快速提高RH真空度、加快初期脱碳反应速率和增大驱动气体流量等强化中期脱碳的措施,大幅降低了RH处理结束时钢水中碳含量.分析表明,钢包顶渣氧化性强是钢水中Als损失和T[O]高的主要原因.     

1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳试验

 为了研究1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳动力学以及探索不同温度对薄带脱碳效果的影响。以初始碳质量分数为4.2%、厚度为1 mm的铁碳合金薄带为研究对象,在气体流量为400 mL/min、[pH2O/pH2]为0.85的Ar-H2-H2O混合气氛条件下,以高温气-固反应形式开展脱碳试验研究。结果表明,提高脱碳温度可以明显提高脱碳效果,在1 413 K温度条件下脱碳30 min可以将碳脱至0.12%。宏观脱碳反应近似为表观一级反应,脱碳反应表观活化能为157.9 kJ/mol。脱碳反应初期主要受控于表面化学反应,后期碳在薄带内部的扩散成为主要限制性环节。     

180t RH真空脱碳基本规律探索

探讨了江苏沙钢集团有限公司180 t RH真空脱碳的基本规律,分析了钢液初始条件、真空室内压力、提升气体流量和吹氧时机等工艺参数对脱碳过程的影响。结果表明,沙钢180 t RH脱碳过程分为3个阶段,阶段1和阶段3的脱碳速率常数非常小,阶段2的脱碳速率常数最大,是脱碳的关键阶段。降低钢水初始w(C)/w(O)和w(C)·w(O),有利于缩短阶段1、提高阶段2的脱碳速率常数。提高抽气速率,阶段2的脱碳速率常数增加;随着达到最高真空度的时间缩短,终点碳含量呈降低趋势。脱碳的中后期吹氧或者在处理7 min后将提升气体流量由113 m3/h提高到150 m3/h,对脱碳过程无明显的影响。     

2 mm铁碳合金薄带固态脱碳试验

 为了探究2 mm厚的铁碳合金薄带固相脱碳规律。试验以Ar-H2-H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe-C合金薄带进行脱碳。把初始碳质量分数为4.15%和3.20%的2 mm铁碳合金薄带分别放入加热场中,然后控制不同加热温度和脱碳时间进行脱碳研究。结果表明,碳向反应界面的扩散是脱碳反应的限制性环节,脱碳温度的升高和脱碳保温时间的延长均有利于脱碳,初始碳质量分数不同的铁碳合金薄带前期脱碳速率相同。由于薄带较厚,恒温脱碳不能达到脱碳要求,从而提出了分段加热脱碳法,脱碳效果良好,初始碳质量分数为4.15%的铁碳合金薄带70 min可脱到0.28%,初始碳质量分数为3.20%的铁碳合金薄带50 min可脱到0.23%。     

AOD炉喷吹CO_2代替部分Ar或O_2脱碳保铬的热力学分析

AOD炉冶炼不锈钢工艺主要通过喷吹大量的O_2和Ar实现脱碳保铬。钢铁行业每生产1 t钢的CO_2排放量约为1.57 t,若能将排放的CO_2捕集回收并用于钢铁生产过程中,不仅可以节能减排,还可降低冶炼成本。通过热力学计算验证了CO_2代替Ar或O_2喷吹冶炼不锈钢的可行性,同时分别对不同元素的氧化升降温、不同C含量及CO_2喷吹量条件下的反应速率、脱碳深度、保铬效果进行计算,分析CO_2代替O_2脱碳保铬的热力学过程。结果表明在高碳区喷吹CO_2-O_2混合气体有利于AOD冶炼过程脱碳保铬。随着CO_2比例的增加保铬效果随之提高,而脱碳速率随之降低。但是,提高CO_2喷吹量时熔池内脱碳反应速率过慢,引起熔池温度偏低,CO_2喷吹比例应控制在20%～40%(体积分数)之间。     

130t RH脱碳模型建立及超低碳钢处理工艺优化

建立了RH真空处理脱碳数学模型，并通过130t RH工业试验结果对此数学模型加以验证。根据模型分析了[C]0、[O]0、真空度、提升气体流量等对脱碳效果的影响，据此优化了处理工艺，取得较好的效果。