CaO/Al2O3比对高铝钢连铸保护渣凝固结晶行为的影响

针对目前高铝钢用常规结晶器保护渣中SiO2易被钢液中Al还原导致连铸坯质量缺陷及非反应性保护渣消耗量偏低和润滑差的问题,基于CaO-SiO2-Al2O3三元系相图设计了SiO2含量为20%(w)的CaO-SiO2-Al2O3连铸保护渣,并采用热丝法模拟研究了CaO/Al2O3比对该渣系凝固结晶行为的影响. 结果表明,随CaO/Al2O3比的增加,保护渣的结晶性能增强;CaO/Al2O3比在0.7~1.3范围内其凝固固相分数较小,与现用工业渣具有相似的润滑作用. 综合考虑保护渣的传热和润滑作用,高铝钢保护渣中CaO/Al2O3比范围应为0.7~1.3.     

MgO对高铝钢非反应性保护渣理化性质的影响

通过钢-渣界面反应实验设计了非反应性保护渣,并采用渣柱变形法、旋转粘度计、热丝法和渣膜热流模拟仪分别研究了MgO含量对其熔融特性、粘度特性、结晶特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,实验渣系半球点温度在1060～1180℃内,且在2%～8%内平均每增加1%的MgO半球点温度升高约20℃.当MgO含量从2%增加到8%时,保护渣的粘度及粘流活化能均先下降而后陡然增大,转折点对应MgO含量为6%.增加MgO含量,非反应性保护渣晶体析出的孕育时间延长,有利于减弱高铝钢浇铸过程中渣圈的发展.随着MgO含量的增加,非反应性保护渣渣膜厚度减小、结晶率降低,渣膜传热特征时间、最大热流密度及平均热流密度均增大.     

连铸用无氟保护渣的研究

连铸用保护渣以氟化物作为粘度调节剂已使用多年，由于其对健康的危害性，人们开始了无氟保护渣的研究。1分析保护渣的粘度主要受以下因素影响：一是渣中O／Si比。当其比值等于4时，形成独立的硅氧四面体，并不增加渣的粘度；当其比值小于4小时，形成二聚体［SiO4］6-、三聚体［SiO4］8-等负离子团聚合体，使渣的粘度增加；二是保护渣的组成。保护渣在使用过程中吸收钢液中的非金属夹杂物，使渣中Al2O3含量高。如钢液中酸溶铝为0.07％，渣中Al2O3含量将提高到20％-30％，使渣的熔点升高，粘度变大，性能变差。对于渣中O／Si＜4时．在铸…     

高铝电工钢用"SIPS系列"结晶器保护渣的开发

高铝电工钢不同于普通钢,在连铸过程中,钢液中的铝和保护渣中的SiO2发生反应,致使结晶器保护渣的特性发生很大变化,并导致漏钢等连铸事故,造成产量下降。日本品川耐火材料公司开发出高铝电工钢用新型结晶器保护渣。该保护渣可保持稳定的熔渣层厚度,消除了漏钢事故。此外,连铸浇次由1个浇次增加到多个浇次,促进了连铸产量的提高。     

炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系粘度的影响

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773 K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度. 利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w(CaO)/w(SiO2)], MgO, TiO2, Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响. 结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度. 在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加. 碱度一定时,炉渣粘度随MgO, Al2O3, Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加. 当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%~6.1%、Na2O大于0.75%时,1773 K温度下炉渣粘度均小于2 Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.     

刚玉尖晶石砖的抗渣性能

采用真空感应炉进行了刚玉尖晶石耐火砖的动态抗渣实验,研究了高碱度脱硫渣和铝硅镇静钢精炼渣对该耐火砖的侵蚀,分析了两种碱性渣对其侵蚀机理.结果表明,刚玉尖晶石耐火砖抗铝硅镇静钢精炼渣侵蚀性能优于高碱度脱硫渣.刚玉尖晶石耐火砖抗侵蚀性能主要受渣中氧化铝和氧化钙含量影响.高碱度脱硫渣中CaO,SiO2,CaF2含量较高,与刚玉尖晶石耐火砖中的Al2O3发生反应低熔点物质,降低了渣的粘度,侵蚀较严重;高碱度脱硫渣中Al2O3含量低,导致尖晶石中MgO直接溶解,而铝硅镇静钢精炼渣中Al2O3含量高,在MgO/渣界面形成MA尖晶石,导致间接溶解,抑制渣侵蚀.     

亚熔盐法粉煤灰脱铝渣水热处理后碱含量的影响因素

以亚熔盐法处理粉煤灰的脱铝渣为原料,采用动态水热法分解脱碱,研究了不同A/S(Al2O3/SiO2质量比)、C/S(CaO/SiO2质量比)和不同脱铝溶出工艺对硅渣碱含量的影响. 结果表明,随脱铝渣A/S增加,碱含量先降低后升高,脱铝渣A/S为0.11,硅渣Na2O含量降至1.18%,适当的A/S有利于提高硅渣中含铝托贝莫来石的晶化程度;脱铝渣C/S为0.98,硅渣Na2O含量仅有1.31%,随脱铝渣C/S增加,硅渣碱含量增加,C/S过高会降低硅酸钠钙(NaCaHSiO4)的分解率,不利于生成含铝托贝莫来石相;溶出时间和停留时间较长的脱铝渣在脱碱过程中不易生成含铝托贝莫来石.     

氧化钛对含钛不锈钢连铸保护渣性能的影响

针对含钛不锈钢连铸过程结晶器液渣层中TiO2含量明显增加的问题,以配制的含钛保护渣研究了TiO2对不同碱度保护渣的结晶温度、熔化温度、粘度和凝固温度的影响. 结果表明,碱度为0.85时,4.5%的TiO2使渣的结晶温度降低,继续增加TiO2含量,结晶温度不再变化;碱度为1时,随TiO2含量增加,结晶温度先降低后升高,TiO2含量12%时,结晶温度显著升高主要是钙钛矿高温析出造成的. TiO2在0~12%范围增加时,提高了保护渣的熔化温度,降低了保护渣的粘度和凝固温度.     

超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的行为及其对钢组织的影响

针对RH精炼并结合典型的渣-钢化学平衡实验,研究了超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的变化以及钢包顶渣组成对钢中夹杂物的影响. 用激光共聚焦高温扫描显微镜在线观察了再加热过程中钢的微观组织变化,讨论了夹杂物对钢的晶粒长大的影响. 结果表明,本实验条件下精炼前钢中夹杂物是以Fe-Mn氧化物为主的复合夹杂,夹杂物数量和大小受渣碱度、Al2O3含量及CaO/Al2O3比值的影响较大,当碱度为1.5及Al2O3含量为20%时,夹杂物数量最少. 以成分优化的钢包渣与精炼末期钢样进行的平衡实验显示,夹杂物为Al2O3-MgO或Al2O3-MgO-SiO2-MnO为主的复合夹杂,随渣中w(MnO)的增加,复合夹杂中Mn含量有增加的趋势,使钢的晶粒长大过程需要更高的再加热温度. 钢样再加热后,钢中夹杂物变为以Al2O3, MgO, SiO2复合夹杂为主,三者总量占夹杂物总量的90%或以上,复合夹杂中MnO含量受加热制度影响.     

连铸保护渣渣膜模拟实验研究

根据渣膜形成机理,开发了渣膜模拟装置,根据显微镜下对渣膜截面的观察,研究了不同实验条件下的渣膜结构即渣膜结晶情况与矿相组成,并分析渣膜结构的影响因素.实验研究结果表明,冷却强度从小变大,渣膜的结晶率整体趋势是减小的,减小的范围大约在10～25%;当碱度R从1.01增大到1.09时,渣膜结晶率增加了32%,随着F-从2.62%增加到10%,渣膜结晶率增加了24%,Na2O从6%增加到11%时,渣膜结晶率可增加46%左右,但是当Al2O3从1.14%增加到9%时,结晶率却较低了5%.模拟装置所获取的渣膜与实际生产取得的渣膜有相同的结构特征,可用于对保护渣渣膜传热与润滑特性的研究与分析.     

结晶器保护渣渣膜结构的模拟研究

通过获得现场不同位置及由结晶器渣膜热流模拟仪获得不同时刻的渣膜,对比分析了渣膜的厚度、结晶率、晶体的分布、大小、类型. 结果表明,结晶器渣膜热流模拟仪铜探头浸入45 s时获得的实验室渣膜与现场弯月面附近45 s的现场渣膜厚度和结晶率相当;现场渣膜随位置在晶体分布上演变规律与实验室渣膜随时间的演变类似;现场渣膜与实验室渣膜的晶体的类型相同,但是晶体大小还存在差异. 因此,可以通过结晶器渣膜热流模拟仪方便、有效的模拟实际结晶器内保护渣渣膜的结晶行为.     

钙质中间包覆盖剂的研制与应用

通过添加适当的稀释剂、引气剂和保气剂 ,优化覆盖剂的组成、粘度、熔化温度和熔化速度 ,研制出的钙质中间包覆盖剂自由碳含量低 ,在使用过程中粉尘少、不结壳、不挂渣 ,铺展性能和保温效果好。使用该覆盖剂后 ,中间包渣中SiO2 、Al2 O3、S、MnO的含量大幅度增加 ,说明该覆盖剂对钢液中的SiO2 、Al2 O3、S、MnO等夹杂物具有极强的吸附作用 ,可起到净化钢水、提高钢坯质量的冶金效果     

含钒渣对铝碳材料的侵蚀

为了探讨含矾渣对铝碳材料的侵蚀机制,用动态感应抗渣法研究了w(V2O5)=10%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度1.44的3种含钒渣对铝碳材料的侵蚀。结果表明:随着V2O5含量(w)由6%增加到10%,铝碳材料的熔损指数增加;随着碱度的增加,铝碳材料的熔损指数也增加;添加电熔镁砂有助于提高铝碳材料的抗侵蚀性能。显微分析表明:V、Ti元素渗透能力强,渗透深,而尖晶石可固溶少量V2O5、MnO及FeO。     

高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能. 结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa×s,炉渣仍具有良好的流动性. MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小. 对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.     

电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

CaO-SiO2-FeO-B2O3-MnO脱磷渣熔化温度和粘度特性

采用FactSage模拟软件和修正后的Einstein?Roscoe公式计算了无氟型CaO?SiO2?FeO?B2O3?MnO预熔脱磷渣的熔化温度和粘度,考察了碱度和各成分配比对脱磷渣熔化温度和粘度的影响,得到合理的脱磷渣成分配比及控制区间和适宜的熔池温度,采用正交法进行了实验验证,通过直观分析、方差分析和主效应分析优选出最佳配比. 结果表明,该渣系粘度随碱度、FeO含量和助熔剂含量提高而降低,1400℃时最佳配比为碱度R?4.0, B2O3含量9wt%, MnO含量10wt%, FeO含量45wt%. 计算的熔化温度为1195.51℃,粘度为0.207 Pa×s,实验所测熔化温度为1192.21℃,粘度为0.199 Pa×s,计算值与实测值相近,表明正交法优选方案可靠.     

RH精炼渣高熔点相作用浓度对粘渣的影响

为抑制RH精炼过程中熔渣中高熔点镁铝尖晶石和铁铝尖晶石相的析出以减轻浸渍管粘渣,基于分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-CaF2-MnO七元精炼渣系结构单元作用浓度的计算模型,计算了高熔点相的作用浓度,分析了熔渣组成对高熔点相作用浓度的影响. 结果表明,当RH精炼渣的碱度(CaO/SiO2, w)在4.0~5.0, CaO/Al2O3(w) 为1.5~2.0, MgO含量约10%(w), FeO含量约17%(w), CaF2含量不高于7.5%(w)时,精炼渣中MgO×Al2O3和FeO×Al2O3的作用浓度处于较低水平,不足以结晶析出,因而可以减轻RH浸渍管的粘渣. 模型计算结果与实验结果一致,为减轻粘渣用改质剂配方的设计提供了理论依据.