烧结矿低温还原粉化率的影响因素及预测模型

针对烧结矿低温还原粉化率传统检测方法时间滞后、过程繁杂、耗时较长等问题，本文以某钢铁厂400 m²烧结机烧结矿的性能指标为研究对象，选用60组训练集进行因子分析，建立以Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、FeO质量分数以及R、w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(CaO)/w(TFe)为自变量，低温还原粉化率为因变量的烧结矿低温还原粉化率预测模型。结果表明：影响烧结矿低温还原粉化率的主要因素是w(Al₂O₃)、w(SiO₂)、w(FeO)、R和w(MgO)/w(Al₂O₃);优化后预测模型为Y_RDI=1.137w(FeO)+5.56w(SiO₂)+26.44R-20.19w(MgO)/w(Al₂O₃)-6.07w(Al₂     

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%.      

含镁膨润土铁矿球团制备与固结机制

为查明含镁铁矿球团的固结机制，以含镁膨润土为粘结剂和镁源，对含镁膨润土的物相组成和热行为，含镁铁矿球团制备工艺和微观结构进行了系统性研究。研究结果表明：含镁膨润土主要物相为MgO、石英和蒙脱石，在低温下发生挥发反应和少量可燃有机组分的燃烧反应，在800℃高温下发生MgCO₃的分解反应。当球团MgO质量分数为2.5%时，在造球时间为12 min、造球水分质量分数为8.5%、1 030℃预热10 min和1 280℃焙烧14 min的优化条件下，生球落下强度和抗压强度分别为5.7次/(0.5 m)和10.21 N,预热球和焙烧球抗压强度分别为525.5和2 576 N。含镁膨润土球团的主晶相为Fe₂O₃,Fe₂O₃晶粒间存在少量的橄榄石(CaO·FeO·SiO₂和2FeO·SiO₂)、铁酸镁(MgO·Fe₂O₃)以及玻璃质相。球团粘结方式以Fe₂O₃再...     

复合镁质添加剂对球团生产影响的试验分析

球团矿作为一种优质的高炉炼铁原料,其配比不断增加。试验采用复合镁质添加剂代替膨润土,提高球团矿中的MgO含量,考察其对生球质量和球团冶金性能的影响规律和作用机理。试验结果表明,采用复合镁质添加剂代替膨润土后,生球抗压强度略有降低,落下次数变化不大,爆裂温度均高于600 ℃;球团矿的低温还原粉化指数(RDI_+3.15)变化不大,均高于92%,完全能够满足高炉冶炼要求;还原度和还原膨胀性能显著提高,MgO质量分数由0.2%增加到2.0%,球团矿还原度RI由67.58%增加至91.47%,还原膨胀指数RSI由23.51%降低至19.25%。为高炉优化炉料结构、进一步增加球团矿的配比提供支撑。     

烧结用生石灰所含杂质对其消化性能的影响

采用恒温量热法,针对实验室煅烧的各种生石灰试样,研究其所含SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质对消化性能的影响规律,并选用烧结现场使用的五种生石灰对研究结果进行验证.研究发现:生石灰的消化放热量与其CaO含量呈正相关关系,并随SiO₂、Al₂O₃和MgO含量的增加而下降;SiO₂、Al₂O₃和MgO杂质对生石灰消化速率有重要影响,当SiO₂质量分数增加至1%水平时,生石灰消化速率的降幅较大,之后则缓慢降低;少量的Al₂O₃对生石灰消化速率影响较小,但当Al₂O₃质量分数超过2%时生石灰消化速率急剧下降;随着MgO含量的增加,生石灰消化速率显著降低.      

碱度和MgO质量分数对球团抗压强度的影响

为研究含镁熔剂性球团的抗压强度,在实验室条件下,研究了焙烧时间、球团矿碱度和MgO质量分数对球团矿抗压强度的影响。试验研究结果表明,膨润土质量分数保持2.0%不变时,含镁熔剂性球团矿碱度(R)为0.80~1.00、MgO质量分数为1.60%~1.80%,焙烧时间为25 min,球团矿的黏结相以Fe₃O₄氧化为Fe₂O₃、然后Fe₂O₃再结晶为主。另外,还有少量的铁酸镁、铁酸钙相,这种球团矿的抗压强度大于2 500 N/个。当含镁熔剂性球团的矿碱度大于1.00,同时,MgO质量分数小于1.60%时,球团矿的黏结相含有大量的玻璃体硅酸盐,使球团矿的抗压强度大大降低。     

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。      

SG带式焙烧机镁质球团矿的生产应用

为满足高炉对镁质熔剂球团矿的质量要求,SG带式焙烧机进行轻烧镁粉、轻烧白云石及二者混合(按一定配比)添加的3种镁质熔剂添加方案工业试验。试验结果表明,添加轻烧白云石可以提高生球强度。采用轻烧镁粉和轻烧白云石按1∶3的添加方案,当该方案球团矿MgO质量分数为1.58%时,平均抗压强度为2 245 N/个,还原度为75.36%,还原膨胀率为14.37%及低温还原粉化率(RDI_+3.15)为96.79%,其综合冶金性能优于其他方案球团矿,并符合高炉对镁质熔剂球团矿的抗压强度和冶金性能要求。     

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。      

高Al2O3含量高炉渣的脱硫行为

针对高炉炉渣中Al₂O₃含量(质量分数)偏高导致炉渣黏度增大、流动性变差、脱硫能力下降的问题,利用双层石墨坩埚模拟铁液滴下穿过炉渣的过程,探究了R[w(CaO)/w(SiO₂)],w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对高Al₂O₃型CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元高炉渣系脱硫能力的影响.当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.50,w(Al₂O₃)=20%时,R由1.05提高到1.35,炉渣的脱硫能力增强;当w(Al₂O₃)=20%,R=1.30时,w(MgO)/w(Al₂O₃)由0.25提高到0.55,炉渣的脱硫能力增强;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,R=1.30时,w(Al₂O₃)由12%提高到20%,炉渣的脱硫能力下降.     

粉末压片制样-波长色散X射线荧光光谱法测定直接还原铁中6种组分

直接还原铁中的Si、Al、P、Mg、Ca和S等杂质元素对钢的质量有重要影响,目前一般采用化学湿法分析和熔融制样-X射线荧光光谱法检测,程序相对繁琐。为缩短检测周期,研究采用粉末压片制样-X射线荧光光谱法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,通过试验确定将淀粉作为粘结剂,在7.000 0 g样品中加入0.350 0 g淀粉,研磨120 s混匀并使其粒度小于0.074 mm,于30 t压力下压制成片。选取与待测试样组成、结构及粒度相似的具有一定梯度含量的直接还原铁标准样品/校准样品建立校准曲线,SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S校准曲线的线性相关系数分别为0.999、0.998、0.992、0.995、0.997和0.999。按照实验方法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)分别为0.014%、0.030%、0.076%、0.009%、0.026%和0.047%;分别采用实验方法与国家标准方法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,结果相一致。方法满足进口直接还原铁样品的快速检测要求。     

粉末压片制样-波长色散X射线荧光光谱法测定直接还原铁中6种组分

直接还原铁中的Si、Al、P、Mg、Ca和S等杂质元素对钢的质量有重要影响,目前一般采用化学湿法分析和熔融制样-X射线荧光光谱法检测,程序相对繁琐。为缩短检测周期,研究采用粉末压片制样-X射线荧光光谱法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,通过试验确定将淀粉作为粘结剂,在7.000 0 g样品中加入0.350 0 g淀粉,研磨120 s混匀并使其粒度小于0.074 mm,于30 t压力下压制成片。选取与待测试样组成、结构及粒度相似的具有一定梯度含量的直接还原铁标准样品/校准样品建立校准曲线,SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S校准曲线的线性相关系数分别为0.999、0.998、0.992、0.995、0.997和0.999。按照实验方法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)分别为0.014%、0.030%、0.076%、0.009%、0.026%和0.047%;分别采用实验方法与国家标准方法测定直接还原铁中SiO₂、Al₂O₃、P、MgO、CaO和S,结果相一致。方法满足进口直接还原铁样品的快速检测要求。     

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。     

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。     

w(MgO)/w(Al2O3)对复合炉料熔滴性能的影响

 高炉炉料中适宜的w(MgO)/w(Al₂O₃)可以提高炉渣的冶金性能,有利于高炉的冶炼,以达到增产、节能和降耗的目的。为探究MgO质量分数对复合炉料性能的影响,在试验过程中分别改变复合炉料内烧结矿、球团矿的w(MgO)/w(Al₂O₃),使用高温熔滴炉检测其熔滴性能,并对未滴落物进行XRD、SEM-EDS检测,探究渣中成分和分布规律,最终得到合理的MgO配分结构。试验结果表明,烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由0.8增加至1.2的过程中,滴落温度先减小后增大,软熔带位置不断下移并呈现先变窄后变宽的趋势,镁硅钙石和镁黄长石的含量不断增大,而尖晶石和方镁石含量在w(MgO)/w(Al₂O₃)超过1.0后逐渐增大;球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由1.39增加至2.09的过程中,熔化区间先减小后增大,软熔带先上移后下降。烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.0、球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.74时,熔滴特征值为95.55 kPa·℃,复合炉料熔滴性能最佳,有利于高炉顺行。     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。     

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。     

高镁铝酸钙型预熔精炼渣配加合成渣以及Al对低碳钢深脱硫的研究

用10 kg感应炉进行了20%～40%高镁铝酸钙预熔渣(/%:5SiO2、37CaO、42Al2O3、13MgO、3FeO)配加60%～80%合成渣(/%:10SiO₂、61CaO、25Al₂O₃、4MgO)及加5～10g/kg Al对初始(74～167)×10^-6 [S]的低碳钢(/%:0.06C、0.20Si、1.20Mn、0.020Nb、0.015Ti)的深脱硫试验。结果表明,钢液硫含量在精炼10 min内就可到达最低值,精炼过程随着钢液氧活度逐渐升高而渣硫化物容量逐渐降低,渣钢硫分配比减小,钢液有一定的回硫;较大的铝加入量、较低的初始硫含量和较大的渣硫化物容量有利脱硫反应的进行,也可以抑制钢液回硫;20%高镁铝酸钙预熔渣+80%合成渣脱硫效果较好,控制精炼渣成分(/%):50～60CaO、5～7MgO、28～32Al₂O₃、～8SiO₂、Al加入量3 g/kg,钢中硫含量可降至0.0016%。