老化AOD不锈钢渣性质及其淋溶特性

氩氧脱碳炉(AOD)渣在长期堆存过程中,会经历水化、碳酸化和氧化等一系列的老化作用,这些反应均能影响AOD渣的物化性质及重金属淋溶特性,进而改变其安全资源化利用的潜力。通过控制淋溶液初始pH值和淋溶气氛,对老化10年之久的AOD渣进行了短期静态淋溶试验,并在淋溶过程中检测了浸出液的电化学特性和铬浓度,以此来研究淋溶条件对老化AOD渣中铬淋溶特性的影响规律;采用矿相分析及显微形貌分析研究了淋溶对AOD渣矿相的影响。结果表明,在淋溶过程中,老化AOD渣中的硅酸二钙的质量分数由于发生水化反应而降低;在开放且淋溶液初始pH=2的条件下得到的浸出液pH最低,但仍体现出强碱性;密封淋溶气氛下浸出液的pH比开放条件下高8%~14%;当初始淋溶液pH相同时,密闭条件下浸出液Eh比开放条件下低6~37 mV;长期老化过程中AOD渣中一部分Cr(Ⅲ)被氧化为Cr(Ⅵ),这些Cr(Ⅵ)对淋溶环境的改变较为敏感,在开放的酸性淋溶环境下具有最强的淋溶能力;老化产物对老化AOD渣中剩余的Cr(Ⅲ)产生物理封存作用,使Cr(Ⅲ)的淋溶量较少。     

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣组分活度热力学研究

为探索精炼渣-钢液-夹杂物三者之间的热力学平衡关系,采用Factsage热力学计算软件对GCr15轴承钢CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣系各组分活度进行计算。结果表明:1600℃温度下,wMgO=5%时,aAl_2O_3、aCaO、aMgO及aSiO_2的范围分别为0.003~0.04、0.35~0.9、0.49~0.9、0.00008~0.0005,活度波动范围比较大。随着MgO含量增加,精炼渣系的液相区域有所减少,各组分活度波动范围明显减小。当wMgO=10%时,在高碱度范围内,降低碱度、增加Al2O3含量可增大aAl_2O_3,增加碱度及降低Al_2O_3含量可增大aCaO、aMgO和aSiO_2。与试验结果对比,应用热力学软件计算精炼渣的活度是可行的。     

20CrMnTi冶炼过程中气体含量的控制

以某厂“转炉-LF精炼-小方坯连铸”工艺生产20CrMnTi钢为基础,对冶炼过程中氧、氮含量变化规律进行了研究。结果表明：LF精炼过程具有良好的脱气效果,钢液T[0]含量降低了33％[N]含量变化较小;钢液转移至中间包过程中存在较严重的钢液二次氧化和中间包内衬氧化物的熔蚀,T[O]和[N]含量分别增加了54．2％和20．5％;浇注过程中钢液吸气严重,使钢中[N]含量增加了51．6％,由于在浇注过程中去除了部分氧化物夹杂,T[O]含量降低了15．5％。由此可见,为了提高该厂20CrMnTi铸坯质量,现有生产工艺需要进一步防止钢液二次氧化。     

轴承钢Ca-Mg-Al-Si-O体系中夹杂物生成的热力学研究

通过使用热力学软件FactSage系统地研究了轴承钢Ca-Al-Si-O、Ca-Mg-Si-O和Mg-Al-Si-O四元体系热力学平衡规律。结果表明,Ca-Al-Si-O四元体中,随着钢液中Al、Ca含量增加,钢液中夹杂物由Al_2O_3、2CaO·SiO_2和CaO·Al_2O_3·2SiO_2向2CaO·Al_2O_3·SiO_2、3CaO·Al_2O_3转变。当Ca含量较高时,会有极少量的CaO产生。在Ca-Mg-Si-O体系中,随着钢液中Ca、Mg含量增加,钢液中夹杂物主要有CaO·MgO·SiO_2、2MgO·SiO_2和3CaO·MgO·2SiO_2,钢液中Mg含量较高时,主要以钙镁的复合夹杂物和MgO为主。在Mg-Al-Si-O体系钢液中,通过提高钢液镁含量,可使GCr15钢液中Al_2O_3转变为MgO·Al_2O_3尖晶石夹杂物;镁含量过高时,可生成MgO夹杂物。     

含钛高炉渣钛富集工艺及钛资源利用

为实现高炉渣中钛的富集和利用,研究了炉渣钛富集的技术手段,分析了炉渣钛资源利用的可能性。结果表明,炉渣中的钛能够以四氯化钛、钛铁合金、钛白、碳化钛形式富集以及选择性析出富集,其中选择性析出富集是一种绿色环保的富集技术。炉渣中钛资源可被用于建筑材料、玻璃材料、功能材料以及肥料,炉渣提钛工艺流程均较为复杂,容易对环境造成污染,并且成本较高。将部分低钛渣直接用于建筑材料或肥料、高钛渣借助选择性析出技术富集后再利用是未来含钛炉渣综合利用研究的重点方向。     

100t顶底复吹转炉冶炼过程的水力学模拟研究

以100 t顶底复吹转炉与氧枪工艺参数为基础,采用冷态模拟方法,研究了熔池深度、枪位、顶吹和底吹气体流量对转炉冶炼效果的影响规律。结果表明,100 t顶底复吹转炉的熔池深度控制在1.25 m以内,有利于延长炉底的使用寿命;枪位控制在60~90 mm(实际枪位为1.25~1.5 m)范围内、顶吹流量为37 Nm3/h(实际流量为21 000 Nm3/h)时,能提高搅拌强度,保证适当的熔池冲击深度以及最小的炉口喷溅量。     

GCr15轴承钢精炼渣冷却过程矿相析出热力学分析和应用

采用FactSage热力学计算及实验室研究相结合的方法,研究了碱度（R）2.5~5.4、Al₂O₃（14%~30%）和MgO（3%~15%）对GCr15轴承钢CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元精炼渣矿相析出的影响,结果表明,1 600℃时,随着碱度由2.4增加至5.4,硅酸盐类矿物的析出量由56%降低至30%,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₃三种矿物的总析出量从28.0%增加至58.2%;当渣中Al₂O₃含量由14%增加至30%时（R4.4,7%MgO）,析出的金属氧化物固溶体由26%降低到3.5%,硅酸盐类矿物析出量由42%降低到33%,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₃三种矿物的析出量则由32.2%增大到63.2%;当渣中MgO含量由5%增加至15%时（R4.4,26%Al2O3）,硅酸盐类矿物,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₄析出量变化并不显著。当碱度4~5,4.5%~5.5%MgO,24%~27%Al₂O₃时,四元渣具有适宜的黏度和熔化温度,有较好的流动性和吸附夹杂物能力。热态重熔实验确定的渣系矿相组成与热力学模拟结果一致。     

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。     

RH精炼工艺对无取向硅钢MgO·Al2O3夹杂物演变影响及控制

 基于BOF→RH→CSP生产工艺,研究了RH精炼过程钢中夹杂物类型演变及MgO?Al2O3夹杂物形成规律,同时对MgO?Al2O3夹杂物的形成条件进行了热力学计算,借助CFD数值模拟软件研究了RH精炼过程卷渣行为。研究发现,RH精炼过程20和30 min时,[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.005～0.020,未发现MgO?Al2O3夹杂物;RH出站后夹杂物[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.3～0.5,且RH精炼结束后MgO?Al2O3夹杂物占夹杂物总量的58.4%;另外,RH精炼过程钢液表面速度CFD模拟结果为0.57 m/s,大于临界卷渣速度0.45 m/s,且顶渣成分与夹杂物成分相近,存在卷渣现象。热力学计算表明,钢液与炉渣平衡时钢中[w([Al])]为0.31%～0.37%,[w([Mg])]为0.000 24%～0.000 28%,在MgO?Al2O3生成区域之内。减少RH处理过程卷渣,浇铸过程下渣及控制顶渣和包衬相中MgO质量分数可抑制MgO?Al2O3夹杂物形成。     

氩氧脱碳炉渣矿相组成及其定量分析研究

氩氧脱碳炉(AOD)渣是精炼法冶炼不锈钢过程产生的副产物,具有较好的可回收利用价值,但由于渣中含有一定量重金属铬元素,且在雨水淋溶作用下,铬会从渣中释放,从而对生态环境以及人体健康造成威胁。因此,实验以AOD渣为研究对象,采用X射线衍射(XRD)与扫描电镜结合能谱分析(SEM/EDX)的研究方法,对AOD渣的矿物组成进行了定性分析,在此基础上,采用绝热法和K值法分别对AOD渣中主要矿相进行定量分析。结果表明,AOD渣的主要初始矿相为γ-硅酸二钙、枪晶石、镁硅钙石、透辉石以及硅灰石;绝热法分析结果表明,γ-硅酸二钙、枪晶石、镁硅钙石、透辉石以和硅灰石质量分数分别为41.6%、16.4%、17.1%、14.7%和10.2%;K值法得到的这5种矿相质量分数分别为44.6%、14.9%、13.9%、10.7%和8.3%;两种定量分析方法确定的结果基本一致,其中,绝热法无需添加参考相,操作简便,精度能够满足定量分析要求,较为适于AOD渣矿相组成的定量分析研究。