100t RH真空脱氢理论分析及应用实践

结合某特钢厂100 t RH关键工艺设备参数,从脱氢热力学、动力学等角度进行了理论分析和计算。结果显示:在真空度67 Pa时,氢在钢液中的饱和溶解度为0.69×10-6,按照循环因数取4～5时,计算出真空脱氢时间为8 min;同时,做了RH真空处理前初始氢含量影响因素、极限真空保持时间与脱氢效果等试验,试验表明:在同等入炉原材料条件下,转炉出钢碳含量与氢含量存在一定关系,出钢碳越低,钢水氢含量越低;钢中合金元素含量越高,RH真空处理前初始氢含量越高。极限真空保持时间越长,脱氢效果越好;针对RH真空下脱氢而言,极限真空度保持时间一般不低于15 min,便能将钢中的氢含量脱至1.5×10-6以内,从而达到较为理想的冶炼效果。     

含钛高炉渣的碳化产物对水泥砂浆强度及电阻率的影响

以攀枝花钢铁公司生产的高钛型高炉渣的碳化产物(碳化渣)取代标准砂为集料制备了水泥砂浆。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对高钛型碳化渣进行了成分、物相和形貌表征;测试了不同碳化渣含量下水泥砂浆的抗压强度和电阻率,探讨了不同碳化渣取代量对水泥砂浆电阻率的影响机制。研究结果表明,含有碳化渣的水泥砂浆的强度满足建筑水泥砂浆的要求;在潮湿状态下,碳化渣的引入无法降低28 d龄期水泥砂浆的电阻率;在干燥状态下,当碳化渣的取代量达到60%以上时,水泥砂浆的电阻率可低于标准水泥砂浆,且最低可下降87.5%。高钛型碳化渣可作为导电集料的候选材料用于制备面向建筑加热采暖用的水泥基复合导电材料。     

钢液/（N2、H2）过饱和体系中气泡生长的数值分析

采用水/CO₂体系模拟研究钢液/(N₂、H₂)过饱和体系中气泡生长动力学行为,分别建立水溶液和钢液中气泡形核长大机理模型.基于三种不同的气泡生长数学模型,分别研究水/CO₂和钢液/(N₂、H₂)体系数学模型中气泡生长动力学,并采用水模型实验数据对数学模型进行验证.分析钢液/(N₂、H₂)体系前期和后期处理压力以及钢液深度等因素对气泡生长的影响.研究表明:采用气泡浮选去除夹杂物技术时,前期处理压力对气泡生长有显著促进作用;后期处理压力对气泡生长有阻碍作用,随着后期处理压力的升高影响逐渐加强;钢液深度对气泡生长有阻碍作用,随着钢液深度的增加影响逐渐减弱;相比氮气,钢液中氢气气泡析出长大更快.      

增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物

为了进一步完善增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物技术,研究了真空处理时间、充氮压力、气体类型等因素对钢中全氧和显微非金属夹杂物的影响.结果表明:减压处理过程中,钢液中非金属夹杂物可为过饱和气体氮气形成气泡提供非均相形核核心;增氮析氮法可有效地降低钢中全氧,去除钢中显微非金属夹杂物;真空处理时间越长,钢中全氧和显微非金属夹杂物数量越低,当真空处理时间为30 min时钢中全氧去除率达到了81.6%,而且全氧质量分数最低达到7×10-6.      

高炉处理烧结烟气脱硫脱硝理论分析

对利用高炉处理烧结烟气同时脱硫脱硝脱二噁英技术的可行性进行了理论探讨,分析高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物,以及分解二噁英的热力学条件,探讨烧结烟气代替空气鼓风对理论燃烧温度、风量、炉缸煤气、炉顶煤气和铁水硫含量的影响.结果表明:二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的最低平衡体积分数分别为1.84×10-13%、3.08×10-11%和3.72×10-21%,高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物是可行的;高炉具有分解二噁英的有利热力学条件;烟气中二氧化硫和一氧化碳对理论燃烧温度的影响可忽略,氮氧化物能略微提高理论燃烧温度,二氧化碳体积分数增加1%,理论燃烧温度降低大约40.5℃,但通过降低鼓风湿度和提高富氧率等措施,能达到高炉正常生产时的炉缸热状态水平;随着烟气中二氧化碳含量的增加,风量、炉缸和炉顶煤气量都逐渐降低,炉缸煤气一氧化碳和氢气含量增加,炉顶煤气中一氧化碳、氢气、二氧化碳和水含量都增加,氮气含量显著降低;铁水硫含量与烟气二氧化硫含量成正比,但当二氧化硫质量浓度达到2000 mg·m-3,铁水中硫质量分数仅为0.025%,铁水质量仍合格.通过综合调节高炉操作参数,也可以实现烧结烟气代替空气鼓风进行高炉炼铁生产,达到脱硫脱硝脱二恶英的目的.      

含NaOH碱性钒渣提取液中铬的选择性吸附实验研究

对钒渣进行加NaOH造块、焙烧、水浸以及过滤等处理,得到pH=13.1的强碱性钒渣提取液。将带有铵基[—CH2NH(CH2CH2NH)nH]+官能团的弱碱性阴离子交换树脂B直接加入钒渣提取液中进行选择性吸附实验,研究提取液中铬离子的吸附行为。结果表明,在20、30、40℃吸附温度下,Cr吸附平衡时间分别为24、7、7h。当吸附温度由20℃升高到30℃时,铬离子吸附量相应地急剧增加,优化的吸附温度为30℃,此时Cr平衡吸附量为217mg/g树脂。铬离子吸附遵循准一级吸附动力学模型,当吸附温度由20℃升高到30℃时,铬离子吸附速率相应提高了2倍左右。铬离子在树脂孔道内的内扩散是吸附速率的控制环节;铬离子初始浓度越大,其吸附量越大。热力学上,铬离子吸附同时符合Langmuir模型、Freundlich模型和DKR模型,但最接近Freundlich模型。由DKR模型得到,在20、30、40℃吸附温度下,铬离子的表观吸附能分别为5 000、7 071、7 071J/mol。     

粒度对微波加热锰硅粉固相脱硅动力学的影响

以锰硅粉与巴西粉锰矿的脱硅反应为体系,研究了微波加热条件下粒度对动力学参数的影响规律,根据试验结果推导出固相脱硅反应在扩散为控速环节的动力学方程,并得到反应的动力学参数与反应物粒度的函数关系式。结果表明:随着原料粒度的减小,微波加热物料升温速率减慢。微波加热条件下扩散是固相脱硅反应的限制性环节,并推导出固相脱硅反应动力学方程1-2/3a-(1-a)2/3=kt。随着反应物粒度的减小,固相脱硅反应的速率常数增大,而表观活化能和指前因子均减小,且速率常数的对数、表观活化能和指前因子的对数均与反应物粒径的倒数呈线性关系。此外,反应物粒度是通过摩尔表面积、摩尔表面能和摩尔表面熵影响固相脱硅反应的动力学参数。     

FeCrAl不锈钢液固相线的计算与研究

为获得适合FeCrAl不锈钢的液固相线计算公式,采用DSC在不同升温速率下测定了其液固相线,并采用Thermo-Calc软件和经验公式分别计算了液相线.计算结果与DSC试验结果的比较表明特定的经验公式相比Thermo-Calc软件能够更加准确地计算FeCrAl不锈钢的液相线.Scheil模型下的Thermo-Calc凝固计算与DSC实测固相线的比较分析表明固相分率(fs)-温度曲线上fs=0.99对应的温度可以作为FeCrAl不锈钢的固相线.采用上述方法分别计算Fe-Cr-Al三元系和Fe-Cr-Al-X(X=C,Si,Mn)多元系的固相线,分析不同组元对Fe-Cr-Al三元系固相线的影响,最终得到了适合FeCrAl不锈钢的固相线计算公式.     

稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响

探究稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响。采用gleeble3500热应力/应变模拟机对添加0.052%La元素和不添加La元素FeCrAl不锈钢进行高温力学性能测试,运用金相显微镜和扫描电镜对试样拉伸后断口组织和形貌进行观察分析。结果表明：添加稀土镧可以提高FeCrAl不锈钢高温抗拉强度,并且消除FeCrAl不锈钢高温第三脆性区。分析断口形貌发现,高塑性区温度下的试样断口有明显韧窝,韧窝附近有较大塑性变形,断裂方式主要为穿晶断裂;低塑性区温度下的试样断口出现解理断裂,韧窝较浅,断裂方式主要为沿晶断裂。