Al-Si合金熔渣精炼同步去除冶金硅中杂质B和P

在1500℃下将Al-Si合金与CaO-SiO_2-Al_2O_3熔渣复合精炼,考察了渣金质量比、精炼时间及渣系碱度对硅中B和P的去除效果,并分析了去除机理.结果表明,40%CaO-40%SiO_2-20%Al_2O_3(ω)熔渣和60%Al-Si(ω)合金在渣金质量比为5时,B和P的去除率分别为92.28%和91.14%.杂质去除过程主要集中在精炼的前30min,除B和P的传质系数分别为1.69×10~(-5)和1.47×10~(-5)m/s,延长精炼时间有利于B和P去除.改变渣系碱度,B和P的去除率呈规律性变化,质量比CaO:SiO_2为0.83时,B和P的去除率最大,分别为97.35%和94.24%.     

基于KTH模型的CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系成分优化研究

为了研究CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系的脱硫能力,通过KTH模型及Factsage热力学软件计算了CaO-SiO2-Al2O3-MgO的硫容量Cs,采用Ohta和Suito经验公式及硫分配比与硫容量之间的关系计算了42CrMoA钢在LF精炼时用CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系脱硫的硫分配比Ls,并分析了碱度、CaO/Al2O3、MgO等因素对Cs和Ls的影响,优化出Cs和Ls较大时最佳的成分.     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2系精炼渣的性能

设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能. 结果表明,该渣系的熔化温度在1336~1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升. 该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.     

碱度对CaO-SiO_2-CaF_2-Na_2O四元渣系结晶临界冷却速度和孕育时间的影响

采用热丝法构建CaO-SiO2-CaF2-Na2O四元渣系的连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation,CCT)和等温转变(Temperature Time Transformation,TTT)曲线.实验结果表明,碱度越高,保护渣临界冷却速度越大,碱度1.5的渣样临界冷却速度达20℃/s.等温实验X射线衍射结果显示,低碱度渣样在高温区析出硅灰石(CaO·SiO2),高渣样析出硅酸二钙[Ca2(WiO4)],后者导热系数低,控制传热效果更好.随碱度增加,保护渣TTT曲线鼻尖点孕育时间缩短,动力学分析可用推导方程描述渣的等温结晶过程.对裂纹敏感性钢种,CaO-SiO2-CaF2-Na2O四元渣系保护渣碱度可达1.5.     

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.     

改质剂对LATS精炼钢包渣粘度的影响

为减少LATS合金化精炼钢包浸渍罩粘渣,研究了LATS精炼前后钢包渣粘度的变化,并分别用CaO+CaF2, CaO+B2O3及Li2O作为钢包渣的改质剂来降低渣粘度. 采用旋转柱体法的粘度测试结果表明,LATS合金化精炼钢包渣的粘度高及LATS处理后渣的粘度进一步升高是造成浸渍罩粘渣的主要原因之一. 实验所用3种改质剂均能有效降低钢包渣的粘度. 在1500℃无改质剂时LATS处理后钢包渣粘度为6 Pa×s,当加入10% CaO+CaF2后渣粘度低于3 Pa×s,而加入10% CaO+B2O3或加入4% Li2O都可使渣粘度低于2 Pa×s.     

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.     

渣的粘度和润滑性与石墨的关系

为了提高COREX工艺操作中的掊硫量和改进其出渣时的渣流动性,在1400℃－1540℃的温度变化区间,测量了含CaO25%-40%、SiO235%、MgO10%-25%和Al2O312%的渣的粘度,以此作为碱度[B=(?O %MgO)/%SiO2]和MgO含量的函数,在冷却状态下,由于临界温度的出现,渣粘度因固体颗粒的沉淀而突然增大。与粘度变化相关的临界温度,随MgO含量增加到20％后而降低,但此后,转而增高。在临界温度以上,粘度由于渣碱度和MgO含量（达20％）增高而降低。根据测定的最低的COREX工艺操作温度,讨论了渣组成对粘度的影响。通过实验也推导出粘度、渣组成和温度之间的关系。在1550℃条件下,通过研究渣与石黑之间的润湿性,以了解 在出渣期间,碳与熔渣一同排出的原因。随着炉渣碱度和MgO含量的增加,CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系统与石墨之间的接触角略有减小,而且它们的值在非润湿性范围内。然而在同等碱度和MgO含量条件下,在给定的渣系统中添加FeO会引起接触角的显著减小。由于渣与石墨之间的化学反应以及碱度和MgO含量的增加,则会发现润湿性会极大地增强。     

高铝硅钢渣系物性对钢包衬粘渣的影响

本文研究了高铝硅钢炉渣的熔化温度、物相组成、钢包残砖粘渣层物相结构,探讨了钢包粘渣机理.结果表明,刚玉包衬发生粘渣是因为碱度2左右的CaO-SiO2-MgO-Al2O3系炉渣的熔化温度过高、粘度过大,在浇铸温度下易析出高熔点的镁铝尖晶石.提高炉渣碱度可减少甚至避免镁铝尖晶石析出,进而显著降低高铝渣熔化温度.防止钢包粘渣的合理渣系为:碱度CaO/SiO2在3～8范围,Al2O3含量在25％～40％,MgO含量在10％以下.     

Enhanced boron removal from metallurgical grade silicon by the slag refining method with the addition of tin

An effective boron removal method was developed through a process of combining Si–Sn alloy with slag treatment. Boron content in refined silicon and boron removal fraction by slag containing 5 wt% CaO, 25 wt% SiO₂ and 70 wt% Na₂SiO₃ and was investigated under varied Si–Sn alloy composition, slag/Si–Sn alloy mass ratio and refining time. Boron was effectively removed by adding tin to metallurgical grade silicon. In particular, the boron content in metallurgical grade silicon decreased from 12.92 ppmw to 0.79 ppmw by adding 50 at% tin under a mass ratio of 2:1 (slag:alloy) at 1723 K. The amount of boron removed increased with increasing amount of tin added, mass ratio and refining time.     

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.     

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.     

铬矿在CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系中的熔解行为

研究了形状一定的致密铬矿在CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系中的熔解行为,系统考察了不同渣系组成对铬矿在渣中熔解量及熔解速度的影响,结合实验现象讨论了铬矿在渣中的熔解机理. 研究结果表明,在本实验条件下,炉渣碱度在0.8~1.5范围内,随渣碱度降低,铬矿熔解量及熔解速度均增大;铬矿熔解量和熔解速度随着Al2O3和MgO质量分数,尤其是Al2O3质量分数增大而减小,在炉渣中添加CaF2可明显加快铬矿熔解速度.     

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。     

添加剂对中钛炉渣性能的影响

以河北钢铁集团承德钢铁集团有限公司现场高炉渣为基准,用化学纯试剂配制渣样,考察了添加剂对中钛炉渣粘度、熔化性温度的影响. 结果表明,炉渣碱度为1.12, CaF2含量为0.5%~2%, Fe2O3含量约为5%, Al2O3含量约为13.75%, MgO含量约为13.95%, MnO含量约为5%(w)时,有利于降低炉渣粘度和熔化性温度;添加Ce2O3使炉渣熔化性温度和粘度升高,不利于生产.