钢包渣中的氧化物与氮反应的热力学研究(一)

通过对钢包渣中Al2O3,B2O3,TiO2等氧化物与氮反应的理论计算可知:还原性钢包渣的氧化物在低压的情况下可与氮反应,对钢液脱氮有利;钢液在深脱氧的情况下,熔渣中氧化物能较好脱出钢液中的氮;其中B2O3,TiO2两种氧化物对钢液脱氮的促进作用比Al2O3强.     

白云鄂博铌精矿碳还原直接合金化热力学研究

本文针对使用铌精矿代替铌铁合金在精炼炉的环境下进行直接合金化炼钢的过程,使用FactSage软件进行还原剂为C时,不同Nb2O5活度系数、温度、碱度、渣成分下[Nb]/Nb2O5值进行热力学平衡计算.综合分析结果表明,Nb2O5活度系数成为影响其还原进入钢液的重要因素之一;C作为还原剂时的有利条件为高温、低碱度、低（FeO）;（TiO2）对于[Nb]/Nb2O5的影响较小.使用《矿物炼钢》中类似体系的共存模型结果计算了C还原Nb2O5反应的吉布斯自由能随温度和碱度的变化.结果表明C还原Nb2O5反应的AG随碱度升高而增大,随温度的升高而降低.LNb随碱度升高而降低,随温度的升高而升高.     

含铌渣与钢液的冶金热力学平衡研究

在真空碳管炉中,摸拟冶金炉渣与钢液反应条件,在1 600℃下,进行了含铌渣-钢液反应的平衡实验,测定了反应平衡后钢中铌的含量,计算了氧化铌在不同渣系中的活度系数.结果表明,在CaO-SiO2-Al2O3渣系中,铌的活度系数的数量级在10-2左右,并随着碱度的升高而降低.     

碳热还原氮化一步法制备钒氮合金工艺研究

对V2O5自还原氮化过程进行热力学分析,并以工业级V2O5和炭黑为原料,经过混料、研磨、压制成块后进行烧结和还原氮化,制得含氮量较高的钒氮合金。结果表明,为了避免V2O5在还原过程中挥发,预还原温度应控制在V2O5熔点（678℃）以下;经过650℃预还原4h,试样中的V2O5才能全部转化为低价态的钒氧化物;V2O5在N2气氛下自还原时,还原终温低于1 271℃时,还原产物优先生成VN,还原终温高于1 271℃时,还原产物中才会出现大量VC;为保证还原产物的高氮和低碳含量,应将还原氮化最终温度控制在1 200～1 300℃。     

TiAl-5Nb在熔融LiCl-Li2O中的热腐蚀行为

采用浸没法研究了TiAl-5Nb金属间化合物在熔融LiCl-Li2O中的热腐蚀行为。TiAl-5Nb在750℃熔融LiCl-Li2O的抗腐蚀性能优于KS310不锈钢。TiAl-5Nb在腐蚀初期出现了较快的腐蚀，而后其腐蚀速率减慢并趋于平缓。TiAl-5Nb经熔融LiCl-Li2O腐蚀后，形成了双层结构的腐蚀膜：外层较厚由γ-LiAlO2晶粒构成，内层较薄由Ti的氧化物(Li2TiO3，TiO2)构成。γ-LiAlO2的快速生长导致了TiAl-5Nb腐蚀初期的快速腐蚀，而腐蚀后期较慢的腐蚀速率归因于Ti的氧化物构成的内层具有较好的保护性。     

A new sol-gel process for preparing Ba（Mg1／3Nb2／3）O3 nanopowders

Commercially available niobium (V) oxide [Nb2O5], with barium acetate [Ba(CH3COO)2] and magnesium acetate [Mg(CH3COO)2·4H2O] was used as the starting material in the sol-gel process for preparing Ba(Mg1/3Nb2/3)O3 (BMN) nanopowders. At first, Nb2O5 reacted with melting sodium hydroxide and transformed into dispersible oxide. The resulting glassy substance after cooling was dispersed and washed several times in distilled water to remove the Na ions. The as-prepared colloidal Nb2O5·nH2O was subsequently mixed with acetic solution of barium acetate and magnesium acetate according to the required molar proportions and followed by gelation. The ultrafine BMN powders were finally obtained after heat-treating the gel at 820℃ for 1 h, and the as-sintered nanoceramics revealed a high relative density of 98.2%, and a high microwave Q-factor, of 10397 at 1.45GHz.     

负载型催化剂的催化性能及其结构关系

以γ-Al2O3、SiO2为载体,V2O5和TiO2作为活性成分,制备出负载型催化剂.以甲苯的催化氧化作为模型反应,对所制得的催化剂进行活性实验.结果表明,V2O5-TiO2/SiO2对甲苯的去除效果最好,起燃温度低,与贵金属催化剂具有相似的活性和温度特性,具有较强的抗冲击能力.该催化剂的V2O5最佳负载量为1%,m(V)∶m(Ti)为0.127.活性测试和XRD、XPS表征结果表明:较少的V2O5负载量使得V元素嵌入了TiO2的晶体结构中,而不是形成结晶的V2O5,并形成了V-O-Ti键;TiO2与SiO2发生了化学反应有Ti-O-Si键形成.这些化学键有可能是催化剂的活性位,它们的生成有利于提高催化剂的催化性能,有利于增加催化剂各组分间的结合力.     

CaO-Al_2O_3基钢液净化剂组成的优化

运用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系的熔点和等a(Al_2O_3)两个相图,分析CaO-Al_2O_3渣系净化剂降低钢液中氧化物夹杂的能力与其组成的关系。从热力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比高(1.6～2.0),则a(Al_2O_3)低(≤0.02),有利于钢液中氧化物夹杂的降低;从动力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比低(1.1～1.26),则熔点低(1400℃),有利于钢液中氧化夹杂的排出。在净化剂组成的优化过程中,寻找到较佳的CaO与Al_2O_3质量分数比为1.41～1.74,使其a(Al_2O_3)较低(0.02～0.04),熔点较低(1450℃)。工业性试验表明优化后的净化剂净化钢液的效果显著。     

LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2材料的制备及其Nb2O5包覆改性

高镍层状LiNixCoyMn1-x-yO2（x≥0.6）三元材料具有较高的能量密度,但因锂镍混排、结构稳定性不佳等问题限制了其在锂离子电池中的应用。因此,采用Nb2O5包覆对三元材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2（NCM613）进行改性,并考察了不同包覆量对NCM613的形貌结构和电化学性能的影响,得出了最佳工艺条件的包覆量为0.75%。首先,采用共沉淀法制备了前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2;然后利用高温固相法制备了裸样LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2（NCM613）;最后加入不同物质的量的Nb2O5粉末,通过球磨后高温烧结回火法制备了不同比例包覆量的Nb2O5@NCM613样品。XRD分析结果表明,各包覆样品与裸样NCM613的晶体结构相似,都具有完整的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度较低;SEM分析结果表明,包覆样品和裸样NCM613均为1.0~1.5 μm的类球状粒子,且Ni、Co、Mn和Nb元素均匀分布在类球状材料表面;TEM分析结果表明,0.75Nb2O5@NCM613样品的Nb2O5包覆层厚度约为10~20 nm;材料电化学性能研究结果表明,在2.7~4.3 V、0.2C的电流密度条件下NCM613和0.75Nb2O5@NCM613的首圈放电比容量分别为208.11, 237.39 mA·h/g,1.0C循环100圈后,0.75Nb2O5@NCM613的放电比容量为176.43 mA·h/g,容量保持率高达86%。与裸样相比,在100圈循环后0.75Nb2O5@NCM613的阻抗明显降低,电化学极化降低,可逆性增强,这是因为Nb2O5包覆能提高材料的结构稳定性和电化学性能。可见,Nb2O5包覆高镍三元材料有利于推动高镍层状正极材料的工业化生产。     

Ta2O5/Nb2O5粉末摇实密度的测定

采用一种特制的摇实装置,对Ta2Os/Nb2O5粉末的摇实密度进行测定.用该装置摇实Ta2O5/Nb2O5直到其体 积不再进一步减小,然后用Ta2O5/Nb2O5粉末的质量比摇实体积即可得到Ta2O5/Nb2O5的摇实密度.     

开发应用钢包渣还原处理技术提高钢的纯净度

通过对钢水二次氧化的分析,揭示了钢包渣对钢水二次氧化的主要作用.钢包渣还原处理技术的开发及应用,为降低钢水氧含量、降低板坯夹杂物进而提高产品质量起到了重要作用,同时促进了钢水进一步脱硫.     

LD-BAr-CC工艺生产低碳铝镇静钢纯净度研究

研究武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂四分厂LD-BAr-CC工艺条件下生产的低碳铝镇静钢的纯净度,分析各工艺阶段钢中显微夹杂、大型夹杂以及全氧、氮含量的变化情况。结果表明,在该厂现行工艺条件下,采用吹氩工艺可明显降低钢中夹杂物含量和全氧含量,全氧含量从精炼前的109.30×10-6降至30.75×10-6。各工序中钢的显微夹杂物主要为Al2O3和SiO2,这是脱氧产物和钢液二次氧化产物在钢中的残留物;大型夹杂物主要是Al2O3、SiO2以及硅铝酸盐等复合夹杂,与浮渣的卷入有很大关系。     

用等离子体促进渣─金属液间的反应

分析了等离子体的冶金属性，简要报导了用等离子体强化钒在渣铁间的还原，及在等离子体条件下用V2O5代替钒铁对钢液进行还原合金化的研究结果，提出直接在钢包内进行还原合金化的可能性及前景．     

钢渣和γ-Al2O3对水溶液中磷的吸附特性比较

研究了钢渣和γ-Al2O3对水溶液中磷素的等温吸附特征和吸附动力学过程。考察了初始溶液质量浓度和温度对吸附作用的影响,计算了钢渣和γ-Al2O3对磷素的吸附速率。结果表明：两者均符合Langmuir等温吸附模型,对磷素的最大吸附量：钢渣（0．3055mg／g）〈γ-Al2O3（0．6868mg／g）;但缓冲容量：钢渣（0．8719L／mg）〉,γ-Al2O3（0．6131L／mg）,钢渣具有较高的除磷性价比。随着初始溶液质量浓度的增大,钢渣和γ-Al2O3对磷素的平衡吸附量均增大,并显著延长了钢渣达到吸附平衡的时间。温度升高对两者的影响不大,只是显著延长了钢渣达到吸附平衡的时间。温度较高,初始溶液质量浓度较高的条件下,γ-Al2O3的吸附速率较大,有利于吸附作用的进行;相反的条件下,则有利于钢渣吸附作用的进行。钢渣和γ-Al2O3吸附除磷的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,由该模型可以估算出其对水溶液中磷素的平衡吸附量,误差基本在7％以内。     

Kinetics of Nitrogen Removal from Molten Steel under Vacuum and Gas-Blowing Conditions

The kinetics of nitrogen removal from molten steel under vacuum and gas-blowing conditions has beenstudied during the VIM process. The experimental results indicated that vacuum affected the kinetics of nitrogenremoval in the range of 67-5 360 Pa. At 67 Pa, the rate of nitrogen removal is controlled by the liquid phase masstransfer of nitrogen in molten steel. At 2 680Pa, the limited step for nitrogen removal from molten steel is the chemical reaction at the metal/gas interface. Under the present experimental conditions, the type (Ar, CO, CO2) and quantity of gas flowed have no evident influences on the rate of nitrogen removal. The ratio of nitrogen removal of gasbubbles is less than 3 %. Based on the experimental results, the mechanism of nitrogen removal during the VDprocess with argon blowing and the other melting or secondary refining processes with carbon-oxygen reaction havebeen discussed. Some new viewpoints are proposed.     

RH浸渍管浇注料侵蚀机理的研究

根据相平衡原理和热力学理论,对RH浸渍管浇注料各组元间、熔渣各组元间以及浇注料与熔渣间的化学反应进行了热力学分析。结果表明,SiO2微粉和α-Al2O3微粉对RH浸渍管浇注料使用性能的影响均具有两面性,应适当控制其添加量,并减少水泥结合剂的添加量;RH熔渣组分间发生化学反应,使得熔渣黏度发生变化,当熔渣黏度增大时,浸渍管出现黏渣现象,当大量低熔点物相产生时,熔渣黏度降低,浸渍管易受到熔渣的渗透和侵蚀;RH熔渣与浸渍管浇注料基体相互作用,产生低熔点物相,使浸渍管产生溶蚀,而高熔点物相黏结在浸渍管表面形成黏渣。     

Thermodynamic Behavior of Manganese and Phosphorus between Liquid Iron and CaO-MgO-SiO2-Al2O3-FetO-MnO-P2O5 Slags

The thermodynamic behavior of manganese and phosphorus between liquid iron and CaO-MgO-SiO2-A12O3-Fe,O- MnO-P2O5 ladle slag system was addressed by investigating the thermodynamic equilibria between liquid iron containing Mn and P and the ladle slag at 1 873 K. The Mn distribution ratio Lmn increases with increasing FetO content and decreasing the basicity (%CaO + %MgO)/ (%SiO2 + %Al2O3 + %P2O5) in slag, while the P distribution ratio Lp seems to be increased as FetO content and the basicity increases. The values of LM, and Lmn decrease by the addition of A12O3 into slag. The expression of the dependence of Lmn. and Lp on the basicity and FetO content in slag was obtained.     

含B2O3的Al2O3-Fe2O3基无氟复合造渣剂的试验研究

研究含B2O3的Al2O3-Fe2O3基无氟复合造渣剂快速造渣及其机理。在杭钢炼钢厂40 t转炉上进行含B2O3的Al2O3-Fe2O3基无氟复合造渣剂的工业性试验。试验表明该造渣剂冶金特性良好,能提前0.5～1.0 min化渣;全程化渣好,基本上不喷溅,不返干;钢铁料、石灰等的消耗有所降低。这些结果表明在转炉冶炼前期,提高炉渣（Al2O3）和（B2O3）含量有利于快速化渣。     

IF钢水炉外脱磷的实验研究

以钢氧化脱磷为基础，对ＩＦ钢的炉外脱磷问题在实验室进行了深入研究，选择了ＣａＯ－ＣａＦ２２－ＦｅＯｎ及ＣａＯ－ＢａＯ－ＣａＦ２两种渣系进行对比实验，提出了采用不同渣系时的最佳配方和工艺方面的建议。同时为减少渣中ＦｅＯ对钢包内衬的侵蚀，采用了不含ＦｅＯ的ＢａＯ渣系。实验证明，此种渣系对ＩＦ钢脱磷效果显著。