FeO、Al2O3和MgO质量分数对高炉初渣黏度的影响

以涟钢7号高炉软熔带炉料滴落形成的初渣为研究对象进行化学成分分析,采用分析纯试剂制备高炉炉渣渣样,探究CaO SiO2 MgO Al2O3 FeO五元渣系中,w(FeO)为3%～8%、w(Al2O3)为9%～13%及w(MgO)为2%～6%对涟钢7号高炉初渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,在碱度为1.373时,炉渣黏度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越大,炉渣的熔化性温度越低;当w(MgO)为7.38%、w(FeO)为5%时,炉渣黏度和熔化性温度都随着Al2O3质量分数的增加而减小;当w(Al2O3)为10.95%、w(FeO)为5%时,随着MgO质量分数的增加,炉渣黏度和熔化性温度都呈现降低趋势。     

渣组成对钢水洁净度的影响

 在实验室基础上对比研究了w(CaO)/w(SiO2)为5、w(Al2O3)为25%的渣系A,w(CaO)/w(SiO2)为8、w(Al2O3)为46%的渣系B,与高强度合金结构钢液在1600 ℃条件下反应90 min后钢水洁净度的变化,研究结果表明：随着渣系由A到B,钢中总氧质量分数平均值由12.25×10-6降低到9.25×10-6,硫质量分数平均值由19×10-6降低到8.63×10-6,炉渣的硫分配系数LS由7~17增加到120~260;渣系A、渣系B与合金钢液反应后钢中夹杂物大部分是钙镁铝硅酸盐类夹杂,并且得出渣系B精炼条件下钢中这类夹杂熔点明显低于渣系A精炼条件下的此类夹杂。     

B2O3对高铝钢连铸保护渣理化性能的影响

高铝钢连铸过程中,为了避免或减轻钢液中Al与保护渣中SiO2发生反应,设计了低SiO2、高Al2O3含量的高铝钢连铸保护渣,通过添加适量的酸性氧化物B2O3协调熔渣酸碱性,利用实验分析了B2O3含量对高铝钢保护渣熔融特性、黏度特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,B2O3含量在4%～10%时,随着B2O3含量增加,保护渣熔化温度、黏度、黏流活化能均降低,渣膜热流密度增加;保护渣的等温转变曲线(TTT曲线)向孕育时间增加的方向移动,晶体生长速率降低;实验条件下,增加B2O3含量可抑制保护渣中CaF2的析出.     

CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2固态渣系的再结晶性能

 含铝钢连铸时,钢水中的铝与保护渣中SiO2反应导致保护渣中Al2O3含量增加而SiO2含量减少,导致保护渣的热物理性能发生变化,从而影响了铸坯的质量。在以前的研究基础上使用X射线衍射仪(XRD)和差热分析仪(DTA)以及扫描电镜(SEM)研究了高铝保护渣固态渣膜的结晶行为与晶体显微结构的变化规律。结果表明,高铝保护渣中CaF2的析出主要是因为SiO2含量的减少和Al2O3含量的增加导致大量的Ca2+的功能由电荷补偿变为网络修饰体,温度降低时CaF2首先析出;随着保护渣中Al2O3含量的增加,在同一加热速率下析晶温度升高;当保护渣中Al2O3含量较少时,析出晶体为枪晶石(Ca4Si2O7F2)和少量的CaF2,当Al2O3含量大于5%(质量分数,下同)时,霞石(NaAlSiO4)进一步析出,且随着Al2O3含量的增加,析出晶体的尺寸减小。     

CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO五元渣系黏度的试验研究

为了研究含氟渣系成分变化对黏度的影响,根据五因素二次正交旋转回归法设计渣系配方,使用RTW-10熔渣物性测定仪,采用旋转柱体法,在1 600～1 300℃降温过程中对CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO渣系的黏度进行连续测定;建立了1 600℃下五元含氟渣系黏度的回归模型,研究了各组元对熔渣黏度的影响.结果表明:当CaF2的含量(质量分数,下同)在10％～70％时,随CaF2含量增加,黏度减小,随SiO2、Al2O3和MgO含量增加,黏度增大,CaO易受其他组元的作用而对黏度产生不同影响;在w(SiO2)=10％、w(MgO) =10％和w(CaF2)=50％时,随w(CaO)增加,黏度先增大后减小,w(CaO)=10％时黏度最大.在w(Al2 O3) =20％、w(MgO)=10％和w(CaF2)=50％时,随着w(CaO)增加,当w(SiO2)＜20％时,黏度先增大后减小;当w(SiO2)＞20％时,黏度持续减小.     

w(SiO2)/w(V2O3)对含钒炉渣熔化温度及黏度的影响

摘要：为了对转炉提钒冶炼过程含钒炉渣熔化和流动性进行合理的控制，采用半球点法和内旋转黏度法分别测试了含钒炉渣熔化温度和黏度，采用XRD测试了含钒炉渣的物相，并采用综合碱度（BI′）反映渣中酸碱氧化物平衡关系。结果表明，在FeO质量分数一定的条件下，随着w（SiO2）/w（V2O3）增大，综合碱度由BI′>1单调下降至BI′<1，含钒炉渣熔化温度先降低后升高；随着FeO质量分数的增加，熔化温度最低点对应的w（SiO2）/w（V2O3）增大。随着w（SiO2）/w（V2O3）增大，黏度随温度变化的趋势变缓，高温熔融态含钒炉渣黏度增大，低温阶段黏度减小。综合考虑黏度对钢渣界面反应和钒渣流失的影响，FeO质量分数为44%时含钒炉渣w（SiO2）/w（V2O3）应控制为0.7。     

精炼渣对SUS444铁素体不锈钢中夹杂物的影响

在1 873K,MgO坩埚内进行了VOD精炼渣与SUS444铁素体不锈钢之间的脱氧平衡试验,考察了精炼渣对不锈钢中T.O含量及夹杂物组成、数量和尺寸分布的影响。结果表明,脱氧终点钢中w(T.O)=0.006 3%~0.007 4%,提高精炼渣碱度,降低渣中Al2O3的活度,有利于降低钢中T.O含量。精炼渣碱度增加,试样中单位面积夹杂物的个数及夹杂物的平均面积分数都减小。降低渣中Al2O3含量,夹杂物平均粒径也降低。加入脱氧合金后,钢中夹杂物主要为Al2O3、MgO·Al2O3及含有少量SiO2、MnO的复合氧化物;钙处理后,钢中夹杂物主要为球形的MgO·Al2O3-CaO。随着精炼渣中a(MgO)/a(Al2O3)的增加,MgO·Al2O3夹杂物中xMgO/xAl2O3随之增加。根据试验,R=3.5、w(Al2O3)=10%、w(MgO)=10%、w(CaF2)=5%的精炼渣具有良好的精炼效果。     

CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO五元渣系的电导率

 为了系统研究五元含氟渣系各组元对熔渣电导率的影响,根据5因素2次正交旋转回归法设计渣系,使用RTW-10熔渣物性测定仪,采用交流4探针法,测定了1600℃下各渣系的电导率;研究了各组元对含氟渣系电导率的影响。结果表明：当CaF2的含量(质量分数,下同)在10%~75%时,随着Al2O3和SiO2含量的增加电导率逐渐减小,而随着CaF2、MgO和CaO含量的增加电导率逐渐增大;在w(Al2O3)=20%、w(MgO)=10%和w(CaF2)=50%时,当w(CaO)小于7%,随着w(SiO2)的递增电导率逐渐减小,而当w(CaO)大于7%时,随着w(SiO2)的递增电导率逐渐增大;在w(SiO2)=10%、w(MgO)=10%和w(CaF2)=50%时,当w(Al2O3)小于11%时,随着w(CaO)的递增电导率逐渐减小,当w(Al2O3)大于11%,随着w(CaO)的递增电导率逐渐增大。     

含碱高炉渣硫容量的研究

采用气-渣平衡法测定了1500 ℃时含碱高炉渣的硫容量.研究结果表明:实验条件下,w(CaO)/w(SiO2)为0.86～1.26时,硫容量随w(CaO)/w(SiO2)的增大而增大;w(MgO)为5%～18%时,硫容量随MgO含量的增大先增大后减小,在w(MgO)为8%左右时达到最大值;w(Al2O3)为12%～18% 时,硫容量随Al2O3含量的增大是先增大后减小,在w(Al2O3)为13%左右时硫容量达到最大值;在w(CaO)/w(SiO2)为0.86、0.96、1.06和1.16的条件下,硫容量随w(K2O Na2O)含量的增大而小幅度增大.     

电渣重熔过程中渣成分变化及钢中氧含量预测

利用XRF和XRD技术分析了电渣重熔过程中不同时间所取渣样的化学成分和物相结构。XRF分析得到电渣重熔过程中渣中Al2O3、CaF2、CaO、SiO2、FeO等成分含量随熔炼时间的动态变化。XRD分析表明:凝固的渣中存在11CaO·7Al2O3·CaF2、12CaO·7Al2O3、CaSiO3等高熔点物质,导致炉渣性质发生变化。根据熔渣化学成分,参考CaF2-CaO-Al2O3渣系的等电导率图和等黏度图,得到了电渣的比电阻和黏度随冶炼时间的变化情况。采用炉渣结构共存理论建立了温度为1 923和1 973K时与渣中Al2O3平衡的钢液中[Al]-[O]平衡关系图。计算结果显示,针对实验研究的钢种,当钢中酸溶铝含量w[Al]s在0.000 1%~1%范围内时,钢液中溶解氧含量随着w[Al]s的增加先减小后增大,当钢中w[Al]s达到0.25%时,钢液中w[O]最小。在实验条件下,因渣成分变化导致的钢中w[O]的波动范围是0.25×10-6~0.48×10-6。     

齿轮钢（8620H）精炼渣优化及工业试验

利用FactSage热力学软件计算了CaO-Al2O3-SiO2-5%MgO四元系的CaO、Al2O3等活度线,通过等活度线图着重探讨精炼渣碱度、w(CaO)/w（Al2O3）、MI指数（曼内斯曼指数）与Al2O3夹杂吸附能力的影响关系,最终得到适用于杭钢生产齿轮钢（8620H）的LF精炼渣系范围为：CaO质量分数为50%~55%,Al2O3质量分数为25%~30%,SiO2质量分数为10%~12%,MgO质量分数为5%~8%。并使用该渣系进行齿轮钢（8620H）工业试验,铸坯中全氧质量分数由0.001 5%降至0.001 0%,且铸坯中显微夹杂物尺寸也明显降低,由2.1降至1.5μm,每10kg铸坯中大型夹杂物质量分数由31.9下降到26.4mg,试验效果良好。     

生产20CrMnTiH钢的最佳CaO-Al2O3渣系成分

 研究了某厂冶炼20CrMnTiH钢所用精炼渣的成分变化对钢液中w(T［O］)与夹杂物成分的影响。基于Factsage软件探讨了精炼渣成分变化对钢液中w(T［O］)的影响机制,指出精炼渣碱度R、w(CaO)/w(Al2O3)以及MI指数是通过改变渣中的Al2O3活度与CaO活度,提高精炼渣的“Al2O3”容量,以达到降低w(T［O］)的目的,并在此基础上提出了适合冶炼20CrMnTiH钢的精炼渣系成分(质量分数)：CaO 50%~55%,Al2O3 30%~35%,SiO2 6%~8%,MgO 5%~8%,其他不超过3%。通过工业试验发现,使用此渣系后铸坯中的w(T［O］)降至10×10-6。     

助熔剂对CaO-Al2O3基保护渣理化性能的影响

针对高铝钢用钙铝基连铸保护渣在浇铸过程中存在的渣条严重、粘结漏钢报警频发等问题,通过调整助熔剂含量,考察了以B2O3替代CaF2对保护渣熔化温度、黏度及结晶性能的影响。结果表明,随着B_2O_3替代CaF2质量分数的增加,保护渣的熔化温度和转折点温度不断降低,高温下的黏度不断提高。而且,CaF_2质量分数较高时,保护渣的析晶性能较强,高温处析出Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2。随着B_2O_3取代CaF2质量分数的增加,保护渣的析晶性能受到明显抑制,析晶物相的变化规律为Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2→2CaO·Al2O3·SiO2→单一液相。B2O3取代CaF2质量分数为10%时,保护渣的析晶性能得到有效抑制,可有效降低粘结报警频率,满足高铝钢种的浇铸需求。     

MgO含量对CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO精炼渣脱硫能力的影响

利用Factsage软件和KTH模型计算并分析了不同MgO含量时四元渣系CaO-Al2O3-SiO2-MgO的硫容量以及钢液(1 600 ℃)溶解铝质量分数为0.03 %时渣钢间硫平衡分配比的影响.得出控制炉渣成分为w(MgO)<8 %,w(CaO)=54 %～59 %,w(Al2O3)=25 %～30 %,w(SiO2)=6 %～10 %时,渣钢间硫平衡分配比能达到500以上,能满足快速冶炼超低硫钢的要求.     

高铝钢连铸保护渣的研究现状

针对高铝钢连铸过程中保护渣Al2O3含量显著增加的特点,介绍了浇铸过程中连铸保护渣Al2O3的来源及其对性能的影响以及连铸保护渣吸收Al2O3的研究。通过总结国内外近年来关于高铝钢连铸保护渣的研究现状指出,现用高铝钢连铸保护渣主要采用低Al2O3、高SiO2组分且使用过程中有大量渣条产生,并使铸坯表面产生较深的凹痕;而高Al2O3、低SiO2组分可以稳定高铝钢浇铸过程中保护渣成分和性能变化,并可用于高铝钢保护渣的研制。     

酒钢CSP流程SPCC钢LF精炼渣-钢平衡及渣成分优化

 利用热力学计算软件FactSage确定了精炼渣中MgO质量分数合理范围为4%~8%,以6%最佳。由工业取样结果结合FactSage分析了1873K时SiO2-CaO-Al2O3-6%MgO准三元系液相区及CaO饱和的固液两相区渣-钢平衡。结果表明:高碱度高w(CaO)/w(Al2O3)(C/A)精炼渣有利于钢液的低氧低硫和低硅控制,但并非造得越“白”越好,相反过高的CaO对脱氧和硅含量控制不利。通过钢渣平衡分析得到了酒钢SPCC精炼渣优化成分范围(质量分数)为：CaO为50%~55%,Al2O3为30%~36%,SiO2为1%~6%,MgO为4%~8%,6%为最佳,碱度为9.0~14.0,w(CaO)/w(Al2O3)为1.5~1.8,实验室渣-钢平衡试验和工业生产结果均验证了优化的渣系较原渣系精炼效果更加优越,能够同时降低钢中总氧、硫和硅含量,也能有效控制钢中夹杂物的成分。     

高铁铝土矿直接还原回收粒铁和氧化铝

 采用煤基直接还原熔分技术和氧化铝溶出的方法,研究了直接还原工艺对粒铁尺寸和粒铁收得率的影响,以及钙铝比[(w(CaO)/w(Al2O3))] 对渣相组成和渣中氧化铝的溶出影响。结果表明,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7、[w(C)/w(O)]为1.4、还原熔分温度为1 450 ℃,还原熔分时间为20 min时,还原熔分过程中的粒铁尺寸最大,粒铁收得率也最高,粒铁尺寸和收得率分别为11.5 mm和93%。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.0时,渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al,Si)2O7)为主,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.5时,渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al,Si)2O7)、硅酸二钙(Ca2SiO4)和七铝十二钙(Ca12Al14O33)为主,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7～1.9时,渣相组成主要以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7时,溶出时间为2.0 h时,氧化铝的溶出率最高,溶出率为87.5%,溶出率较0.5 h时提高了9.4%。因此,当渣系组成以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主时,更有利于氧化铝的溶出。     

精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

 为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响,采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgO SiO2 Al2O3 CaO系精炼渣对Fe xMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明,无顶渣情况下,高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnO Al2O3类2类。加入精炼渣后,夹杂物类型发生了变化,主要有 MnO类、MnO SiO2类和 MnO Al2O3 MgO类3类,其中MnO SiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析,无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO,质量分数在95%以上,并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后,夹杂物中MnO质量分数降低,SiO2质量分数显著增加,MgO质量分数增加。热力学计算结果表明,加入精炼渣后,渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零,这说明在本试验条件下,钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2,生成的［Si］进入钢液,进而与钢液中的［O］结合,导致夹杂物中SiO2增加。     

高铝钢连铸保护渣结晶矿相的研究

 针对高铝钢浇铸过程中保护渣Al2O3含量大幅增加而导致保护渣玻璃形态恶化的问题,采用SEM和XRD分析方法对高铝钢浇铸前后保护渣的显微组织和结晶矿相进行分析,研究了不同组分对保护渣结晶性能的影响。结果表明：高铝钢连铸保护渣初始SiO2含量较高,保护渣玻璃形态较好。浇铸过程中随着保护渣Al2O3含量的增加和SiO2含量的减少,保护渣的结晶率增加,玻璃性能变差;渣中Li2O容易与F-生成LiF晶相;渣中CaF2含量较高时,容易析出CaF2晶体。     

帘线钢夹杂物塑性化控制的实验室研究

根据热力学计算,渣系的碱度0.5~1.2,w(Al2O3)10%~25%时夹杂物控制在塑性区域。实验室实验表明,夹杂物中w(CaO+MgO)/w(SiO2)比值和w(Al2O3)随钢中w(Als)增加而增加,钢中w(Als)应低于6×10-6;当精炼渣碱度为0.8~1.0,w(Al2O3)为0%~10%时,在实验室能实现对钢中夹杂物的塑性化控制。