高铝渣物性及发泡性能的试验分析

以Al₂O₃质量分数为30%的高铝渣为原料,研究了该渣系下的液相比例、黏度、表面张力和密度在不同n(CaO)/n(Al₂O₃) (C/A=1.4、1.5、1.6)、MgO质量分数(0%、5%、10%)下与温度变化(1 550、1 600、1 650 ℃)的关系,并分析了不同n(CaO)/n(Al₂O₃)下高铝渣特性对发泡行为的影响及与发泡指数之间的关系。结果表明,不同n(CaO)/n(Al₂O₃)下,MgO质量分数不同,则熔渣成为全液相时的温度均有所差异;渣的黏度和表面张力随温度的升高而减小,并且温度越高,黏度减小的幅度越小,表面张力减小的幅度越大,而渣的密度随温度升高而增加,但幅度较小,因此温度对密度的影响较小。在温度为1 650 ℃、MgO的质量分数分别为0%和5%的渣系中,改变w(CaO)/w(SiO₂)可以影响熔渣的起泡性能,因此确立了该渣系下熔渣特性与发泡指数的关系。综合分析熔渣特性结果发现n(CaO)/n(Al₂O₃)不宜过高,最佳比值为1.4。通过对不同条件下高铝渣物性及发泡性能的试验分析,掌握高铝渣物性参数的变化规律及发泡指数,为高铝渣在冶金过程中的应用提供一定参考。     

含固相铜冶炼渣的黏度计算及其应用

利用Roscoe方程,结合FactSage的多元多相平衡计算和纯液相渣黏度计算功能可对含固相熔渣的黏度进行计算.本研究针对基于铜冶炼渣的FeO-SiO₂-Fe₃O₄-CaO-Al₂O₃-MgO系,首先根据相似炉渣的黏度测定值对Roscoe方程中的参数进行拟合,同时验证了该方法在计算所研究体系时的准确性.基于所得的计算模型考察不同组分含量对平衡相组成及黏度的影响规律,并总结获得合理的渣型配比.当炉渣中各组分的质量分数分别控制在FeO 40%~60%、SiO₂ 25%~40%、Fe₃O₄ 0%~15%、CaO 0%~10%、Al₂O₃ 0%~8%和MgO 0%~4%时,可在冶炼过程中得到流动性较好、固体量较少的熔渣.      

CaF2-Al2O3-MgO-CaO电渣重熔渣系成分与性质演变行为

电渣重熔过程熔渣成分变化使其性质发生改变，将影响重熔工艺顺行和铸锭质量。针对CaF₂-Al₂O₃-MgO-CaO电渣重熔渣系，研究氟化物挥发导致的熔渣成分变化规律，分析随成分变化熔渣结晶行为及流动性质的演变规律。研究结果表明，在电渣重熔过程因氟化物挥发造成熔渣中CaF₂和Al₂O₃含量下降，CaO含量上升，而MgO含量基本保持不变。随熔渣成分变化，渣层中析出的CaF₂晶体由点状或球状变为块状或条状，MgO·Al₂O₃晶体由球状变为树枝状，作为主要析出相的铝酸钙晶体由CaO·6Al₂O₃变为CaO·2Al₂O₃并最终变为12CaO·7Al₂O₃。生产中结晶器上部的渣皮更易发生分层结晶现象，析出相中靠近熔池侧主要为CaF₂晶体，靠近结晶器侧主要...     

结晶器保护渣对300mm×360mm低碳钢连铸坯表面质量的影响和成分优化

钢厂使用原保护渣[/%:25.64CaO,22.72SiO₂,5.69MgO,8.29Al₂O₃,11.87(Na₂O+K₂O),5.49CaF₂,5.10BaO]生产的300mm×360 mm低碳钢连铸坯表面易产生网状裂纹。通过分析保护渣润滑性能与铸坯冶金质量之相关性和研究碱度、MgO和Al₂O₃对保护渣熔点的影响,CaF₂和碱土金属化合物含量对保护渣粘度影响,优化了保护渣的成分[/%:22.06CaO,23.63SiO₂,4.76MgO,8.29Al₂O₃,11.90(Na₂O+K₂O),2.32CaF₂,4.18BaO],应用结果表明,使保护渣液层的厚度由原保护渣的6~7.5 mm提高到7~10 mm,完全消除了连铸坯的网状裂纹。     

基于熔渣结构的多元渣系黏度模型

黏度是冶金熔渣的基本物理性质,其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等冶炼过程。通过深入探索熔渣黏度与其结构的关系,在分析熔渣黏度与其(NBO/T)比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上,本文提出基于（NBO/T）比值的多元熔渣黏度计算模型。首先建立SiO₂–∑M_xO简单渣系的黏度计算模型,通过拟合纯氧化物和SiO₂–M_xO二元渣系的黏度数据得到模型参数,拟合平均误差在9%～18.5%之间;随后将该模型扩展至SiO₂–Al₂O₃–∑M_xO多元渣系的黏度计算,针对Al₂O₃在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点,在计算SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系黏度时,将其中的Al₂O₃拆分为酸性物质和碱性物质来计算（NBO/T）比值和黏度活化能。在SiO₂–M_xO二元系模型参数的基础上,通过拟合SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系的黏度数据得到含Al₂O₃渣系的模型参数,拟合平均误差在10%～25%之间。利用该模型计算了SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–FeO–Na₂O–K₂O–Li₂O–BaO–SrO–MnO多元复杂渣系及其子体系的黏度值,计算平均误差在25%以内,取得了较好的预报效果。本模型基于熔渣结构理论,并借鉴了经验模型的数据处理方式,在预报效果和适用范围上都优于传统经验模型,在计算方式上比结构模型要简单。      

高钛焊丝钢CaO-Al2O3基专用保护渣熔化特性分析

高钛焊丝钢连铸过程中结晶器内钢渣界面反应严重,首先对存在严重钢渣界面反应现象的A钢种进行了凝固特性分析。设计一种低反应性的高钛焊丝钢专用的CaO-Al₂O₃渣系保护渣。通过相图计算保护渣的基础组分w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.0,Na₂O质量分数为8%,MgO质量分数为3%,CaF₂质量分数为4%~6%,B₂O₃质量分数为4%~10%,SiO₂质量分数为4%~12%,TC质量分数为8%~10%。利用熔点熔速测定仪和旋转黏度计等设备重点研究了保护渣的熔化特性。得出适宜组分的CaO-Al₂O₃基高钛焊丝钢专用保护渣,熔点为1 037~1 129 ℃,熔速为64~79 s,黏度(1 300 ℃)为0.325~0.554 Pa·s。     

温度对CaO-SiO2-Al2O3-MgO高炉渣系Al2O3活度的影响

 Al₂O₃作为熔渣中的主要组元之一,其对熔渣的冶金性能的影响尤为突出。对于高炉炼铁而言,高炉渣中Al₂O₃增加会对炼铁及脱硫造成不利影响。然而,随着中国钢铁工业的不断发展,相对低廉的高Al₂O₃进口铁矿石使用量不断攀升,使得高炉渣中Al₂O₃含量明显增加,高炉渣中Al₂O₃质量分数往往大于15%,更高的甚至大于20%。目前关于高Al₂O₃高炉渣系中Al₂O₃组元的热力学性质(例如采用参考渣法测定Al₂O₃的活度)及其对炉渣冶金性能的影响等研究鲜有报道,而温度是影响冶金熔渣冶金性能的重要热力学因素之一,因此探讨温度对冶金熔渣中Al₂O₃组元活度影响的规律不仅具有重要的研究意义,同时也为现场实践提供坚实的理论依据。采用参考渣法对1 773～1 873 K温度条件下CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO高炉渣系Al₂O₃活度进行测定,并采用Raman光谱对熔渣的结构进行检测。考察了温度对CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO高炉渣系Al₂O₃活度的影响。结果表明,随着温度的增加,熔渣中Al₂O₃的化学势降低,熔渣与铜金属熔液之间的反应向右移动来达到新的平衡,因而Al₂O₃的活度随着温度的增加逐渐降低。温度的增加使熔渣中Al₂O₃与碱性金属氧化物发生反应,使钙铝酸盐(CaO·Al₂O₃和CaO·2Al₂O₃)和镁铝酸盐(MgO·Al₂O₃)等复合物生成量增加,此时熔渣的结构由于O2-的增加而逐渐发生解聚,熔渣中的自由Al₂O₃减少,从而导致Al₂O₃活度逐渐降低。     

铝热法冶炼钒铁渣的熔化性能

采用热力学软件FactSage中的Equilib和Phase Diagram模块分别对Al₂O₃-CaO-MgO三元渣系的熔化性能及添加助熔剂后对渣系熔点的影响进行理论分析,并实验测定渣系的实际熔点.发现渣系熔点随w（Al₂O₃）/w（CaO）比的升高先降低后升高,w（MgO）为4%～5%时渣系熔点最低.对于w（Al₂O₃）/w（MgO）>3的渣系,w（CaO）<30%时渣系熔点随w（CaO）增加而降低.22O₃）/w（CaO）<2.5,w（MgO）为15%～18%时,钒铁渣中加2.29%AlCl₃、4.86% Fe₂O₃或4.77% Na₂O时均可降低原渣熔化性温度约100℃.      

Al2O3和Cr2O3对自蔓延冶金法制备 CuCr合金冶炼渣性能的影响

自蔓延冶金法制备CuCr合金时，合金中的Al₂O₃和Cr₂O₃夹杂物会在熔渣精炼过程中被冶炼渣溶解，改变熔渣成分，从而影响冶炼渣的熔点、黏度、密度和表面张力等性能，给精炼过程带来不利影响.使用熔体物性测定仪针对Al₂O₃和Cr₂O₃含量变化对冶炼渣的性能影响规律进行了研究，结果表明:Al₂O₃和Cr₂O₃含量的增加均可以提高熔渣的黏度、凝固温度和表面张力，Cr₂O₃对黏度和表面张力的影响较大，Al₂O₃对凝固温度的影响较大；Al₂O₃使熔体密度上升，Cr₂O₃使熔体密度先上升后下降.      

开浇过程二次氧化对铝脱氧不锈钢中夹杂物的影响

为了研究铝脱氧不锈钢开浇过程中二次氧化对钢水洁净度和夹杂物演变的影响,实现钢中夹杂物的有效控制,分别在LF精炼出站、开浇过程中不同时刻取样,采用扫描电镜、ASPEX自动分析仪、热力学计算等不同方法研究了铝脱氧不锈钢中夹杂物的形貌、成分、数量和尺寸分布,确定了铝脱氧不锈钢开浇过程中夹杂物的演变行为和对应机理。研究结果表明,开浇过程钢中氧氮质量分数、夹杂物数密度变化规律类似,20 min时分别增加至7.4×10?5、0.0674%、17.1 mm?2,此后随着浇铸过程进行逐渐降低;LF精炼出站时钙处理改性夹杂物效果较好,其类型主要为CaO?Al₂O₃?SiO₂?MgO,开浇过程中二次氧化降低了钙处理操作的作用效果,20 min时夹杂物类型转变为MnO?Al₂O₃?SiO₂?CaO复合夹杂物,浇铸约60 min时,连铸过程中钢水的洁净度基本达到稳定,此时夹杂物类型重新转变为CaO?Al₂O₃?SiO₂?MgO;二次氧化使得钢液中氧质量分数较高,促进了MnO?Al₂O₃-SiO₂?CaO夹杂物的生成,而钢中大尺寸的CaO?Al₂O₃?SiO₂?MnO?(MgO)夹杂物主要通过夹杂物间的碰撞聚合形成;凝固过程中随着温度的降低,促进了MgO?Al₂O₃尖晶石相和CaO?2MgO?8Al₂O₃相的析出,提高了夹杂物中Al₂O₃组分的含量。      

电铝热法冶炼钒铁渣熔化性能

利用Fact Sage热力学软件Phase Diagram和Equilib模块分别计算了CaO含量对CaO-Al₂O₃-22% MgO-1% SiO₂-2% FeO系液相线的影响以及CaO、调渣剂CaF₂和B₂O₃单独或复合添加对Al₂O₃-MgO-25% CaO-1% SiO₂-2% FeO系1700℃液相量的影响.通过差热分析测定了现场实验炉渣的熔化开始温度和结束温度,验证了理论计算变化规律.结果发现:电铝热法生产FeV的炉渣中CaO质量分数应该控制在25%左右,此时熔化性能较好;调渣剂CaF₂的调渣效果好于B₂O₃,且Al₂O₃/MgO质量比较高时二者不能复合使用;考虑到工业应用效果和环境保护,CaF₂添加量应控制在2%~5%.      

石油套管钢管壁内缺陷的形成机理

针对某石油套管钢管壁内缺陷,采用扫描电镜?能谱仪（SEM-EDS）分析,并结合FactSage8.0软件计算进行研究,结果表明缺陷纵向面主要由浅条纹及深条纹组成,浅条纹处存在大量MgO·Al₂O₃夹杂物,深条纹处有大量的Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃·SiO₂等夹杂物聚集在一起。缺陷横截面上的夹杂物主要为CaO·Al₂O₃·SiO₂、CaO·Al₂O₃·MgO和CaO·Al₂O₃·MgO·SiO₂ 3类。推测钢管壁内缺陷形成机理主要为:①大包钢水在浇注末期钢水卷带钢包渣进入中间包钢水中,该渣滴随后吸附钢中高Al₂O₃含量的微细xAl₂O₃·yCaO或Al₂O₃夹杂物,导致渣滴中的Al₂O₃含量升高;②大包钢水在真空脱气（VD）精炼过程大Ar气搅拌下卷入了钢包渣,该渣滴随后吸附钢中的微细Al₂O₃夹杂物,导致渣滴中的Al₂O₃含量升高;以上两种形式形成的渣滴在凝固冷却过程中,转变为CaO·Al₂O₃·SiO₂, CaO·Al₂O₃·MgO,CaO·Al₂O₃·SiO₂·MgO 3种类型的夹杂物。圆管坯在穿孔变形过程中,在纵向拉应力和横向切应力作用下,使卷入的大型渣滴沿纵向及横截面延伸扩展,最终形成钢管壁内的缺陷。      

组分含量对CaO-MgO-SiO2 -Al2O3四元精炼渣系黏度的影响

采用三元二次正交设计方法,利用熔体物性综合测定仪对碱度(CaO/SiO₂)1.2～6.0,MgO 1.9%～10%,Al₂O₃ 6%～29.1%的CaO-MgO-SiO₂-Al₂O₃四元精炼渣系的黏度进行了测试和研究。实验结果表明.该四元渣1500℃的黏度为0.129～4.612 Pa·s,随碱度增加,该精炼渣系的黏度先略有下降后快速增加;随MgO含量增加,该渣系黏度呈现快速降低后略有上升的趋势;随Al₂O₃含量增加,该渣系黏度快速降低。综合来看,碱度为4～5、MgO 4.5%～5.5%、Al₂O₃ 24%～27%时,该精炼渣系黏度(≤1.0 Pa·s)较为适宜,具有较好的流动性,促进渣-金之间的反应,提高吸附夹杂物的能力,并为脱硫创造有利的动力学条件。     

100 t EAF-LF-VD-CC流程生产SK5弹簧钢的工艺实践

SK5 弹簧钢(/% ：0. 75 ~0. 84C, ≤0. 35Si, ≤0. 40Mn, ≤0. 035P,≤0.030S)经 100 t EAF-LF-VD-CC 流程生产。通过EAF出钢加硅镒合金和铝铁进行预脱氧,LF精炼过程添加80~150 kg铝镁钙和少量硅锭合金进行复合铝脱氧,精炼渣碱度11.13,(CaO)/(Al₂O₃) =4. 98等工艺措施,脱氧效果较明显,铸坯中平均全氧含量达到 11 x 10^-6项,铸坯中氮含量达到35 x 10^-6。冶炼过程夹杂物种类按纯Al2O3＞硫化物一'MgO - A12O3 - CaO—MgO •Al₂O₃ • CaO • SiO₂变化,铸坯中夹杂物主要为CaO-A1₂O₃ • SiO₂ - MgO系,其塑性化程度可通过调整精炼渣成分、降低精炼渣熔点实现进一步优化。     

E355S含硫钢水口堵塞分析和工艺改善

针对钢厂生产含硫钢（0.10%～0.21%C,0.010%～0.050%S）出现的水口堵塞问题,利用SEM和EDS对各关键工艺流程钢样和水口堵塞样进行全面分析,结果表明:各流程钢样中粒径小于10μm的夹杂物均占94%以上,单位面积夹杂物个数随工艺流程的进行呈先降低后增加的趋势。夹杂物类型主要有CaS、CaO-MgO、MnS、MgO-Al₂O₃、Al₂O₃、CaO-Al₂O₃、CaO、CaO-MgO-Al₂O₃复合夹杂物等;水口堵塞物主要由FeO、Al₂O₃、MgO·Al₂0₃、CaO·Al₂0₃、CaO·2Al₂0₃组成。通过电弧炉出钢前向钢液喷吹一定量的焦炭粉,控制精炼渣中（FeO）≤1.50%、碱度2.0～4.0以及采取合适的钙处理和分阶段吹氩操作,需控制喂硫线速度在50～150 m/min;清扫中间包以及使用含硫钢专用保护渣等措施,减少了水口堵塞,控制硫化物级别≤3,减少钢液二次氧化和避免连铸事故。     

210 t BOF-RH-板坯CC流程钢包顶渣改质处理对超低碳钢夹杂物的影响

检测分析了加改质剂（/%:38~43Al,20~30Al₂O₃,27~31CaO,≤6SiO₂,≤6MgO）改质210 t钢包顶渣前后超低碳钢（≤0.01%C）连铸坯中的夹杂物数量和尺寸分布,通过热力学分析,研究了改质剂对钢渣间氧平衡以及连铸坯中夹杂物的影响。结果表明,钢包顶渣改质前的精炼渣样成分为（/%）25.55~39.68CaO,8.51~15.14SiO₂,6.34~27.09MgO,5.92~6.54Al₂O₃,17.32~22.24FeO,3.86~7.35MnO,改质后渣样成分为（/%）34.36~40.43CaO,7.69~11.47SiO₂,6.42~7.31MgO,8.31~25.54Al₂O₃,11.94~20.78FeO,2.17~2.63MnO;采用钢包顶渣改质处理,实际渣中a_(FeO)小于与钢液中氧相平衡的a_(FeO),引起了钢液中的氧通过渣金界面向渣中扩散,从而降低了钢液中氧活度,显著改善钢液的洁净度和降低连铸坯中的夹杂物数量和尺寸,水口结瘤得到明显改善;同时,虽然渣中的a_(FeO)下降较小,但钢液中氧活度得到了明显降低。     

60t LF精炼终点GCrl5轴承钢中氧化物夹杂特性的研究

通过电弧炉出钢加铝铁、硅铁脱氧,LF精炼初渣的组分为(/%:27.39~37.34 Al₂O_3,38.42~38.68 CaO,14.20~18.38 SiO_2,8.50~10.72 MgO,0.82~0.89 FeO,0.27~0.33 MnO,0.69~0.74 S,0.66~0.75TiO₂,（CaO）/（SiO₂）=2.09~2.72,（CaO）/（Al₂O₃）=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.0012%~0.0019%,T[N]为0.0043%~0.0050%,[Ti]0.002%和[Ca]0.006%~0.009%。GCr15轴承钢LF精炼终点氧化物夹杂分析结果表明,钢中主要氧化物夹杂为镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）和钙镁铝尖晶石氧化物（CaO·MgO·Al₂O₃）。镁铝尖晶石平均尺寸低于0.5μm,当有MnS、TiN等在其上析出后平均尺寸增大。钙镁铝尖晶石平均尺寸通常在2μm以上,在精炼温度下呈液态,易在钢中聚集长大,其尺寸（1.39~2.12μm）比固态的钙镁铝尖晶石-MnS夹杂物大,且更被精炼渣吸收并上浮去除。随着精炼过程钢液中的硫含量降低,以这两类尖晶石为核心的含MnS的复合夹杂物的平均尺寸降低。适当降低精炼终点渣中MgO的含量、光学碱度和黏度可以减少钢中夹杂物的数量并降低其平均尺寸。     

氩气流量、渣系和加Al粉对1Cr21Ni5Ti钢保护气氛重熔锭[Ti]的影响

生产试验了氩气流量（15~45 L/min）,三元（/%:63CaF₂,27Al₂O₃,10CaO）、四元（/%:53CaF₂,22Al₂O₃,20CaO,5MgO）和五元（/%:50CaF₂,22Al₂O₃,20CaO,5MgO,3TiO₂）渣系和重熔过程加Al粉对3 t保护气氛重熔1Cr21Ni5Ti钢锭[/%:0.09~0.14C,≤0.80Mn,≤0.80Si,≤0.025S,≤0.035P,4.8~5.8Ni,20~22Cr,5×（C-0.02~ 0.65Ti]中[Ti]的影响。结果表明,增加氩气流量,采用五元渣系和重熔过程均匀加入Al粉可使重熔锭平均钛的烧损△[Ti]≤0.15%。采用优化工艺在6 t保护气氛电渣炉,填充比0.58,电流12 500~13 500 A,电压40~43 V,,氩气流量30 L/min,重熔1Cr21Ni5Ti钢的结果表明,电渣锭成分稳定,C含量0.090%~0.091%;Ti含量0.46%~0.52%。