炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系与铁液间硫分配比的影响

针对高碱度高氧化铝的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,通过在1 773 K温度下测定其与铁液间的硫分配比,研究该渣系的脱硫性能.利用偏最小二乘法回归分析,建立了可较好预测硫分配比的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度(mCao/msiO2)、MgO、TiO2、Al2O3以及Na2O对硫分配比的影响.结果表明,当炉渣碱度大于2.9时,炉渣硫分配比均在140以上,表明该渣系具有较强的脱硫能力.在实验范围内,硫分配比随炉渣碱度的增加而提高.当碱度一定时,MgO对硫分配比的影响不大,TiO2、Al2O3均使硫分配比降低,其中Al2O3降低硫分配比较为明显.硫分配比随Na2O增加而增加,少量的Na2O即可明显提高炉渣的脱硫能力.     

钒在铁液和转炉渣间分配的热力学研究

通过热力学试验研究的方法研究了1600℃时含钒铁液与含钒转炉渣系CaO-MgOsat-FetO-MnO-SiO2-V2O5-TiO2-Al2O3间钒的分配平衡.X射线衍射分析发现,在碱度较高的转炉渣中,钒以五价态的形式存在.计算了钒在铁/渣间的平衡分配比Lv和渣中V2O5的活度系数γv2o5,考察了渣中FetO、V2O5含量和炉渣碱度对Lv和γC2O5的影响.测定结果表明,含钒转炉钢渣的γv2o5值在10-10左右.从试验结果建立了γv2o5的计算模型.     

CaO-FeO-SiO2-Al2O3/Na2O/TiO2渣系与碳饱和铁水间磷分配行为

 为了研究Al2O3、Na2O和TiO2作为铁水预处理渣的助熔剂对铁水预处理脱磷的影响,借助FactSage热力学软件绘制了CaO-FeO-SiO2渣系1 573 K液相区。随着Al2O3和Na2O质量分数的增加,该渣系液相区明显扩大,TiO2对渣系液相区影响不大。实验室研究采用纯铁箔替代碳饱和铁水进行热力学平衡试验,间接测定了1 573 K时铁水预处理脱磷渣与碳饱和铁水间的平衡磷分配比。结果表明,渣铁磷分配比随渣中Al2O3和TiO2质量分数的增加而减小,TiO2对磷分配比的影响相对较小;渣铁磷分配比随渣中Na2O质量分数和碱度的增加而增加,Na2O可显著提高渣的脱磷能力;渣铁磷分配比随渣中FeO质量分数的增加先增加后减小,最合适的FeO质量分数为35%～40%。     

硫容量模型和在五元渣系CaO SiO2 MgO Al2O3 FetO中的应用

 硫容量和硫平衡分配比是衡量炼钢过程中渣系脱硫能力的重要指标。通过光学碱度模型和KTH模型计算了五元渣系CaO SiO2 MgO Al2O3 FetO的硫容量,并与文献的实验测定值进行了比较。结果表明用KTH模型计算的硫容量比用光学碱度模型计算的硫容量更接近实验值,因此KTH模型可用来预测不同组元渣系的硫容量。还详细研究了硫容量和硫平衡分配比的影响因素,结果表明硫容量随炉渣碱度和温度的增加而增加,硫平衡分配比随着钢液中铝、碳、硅含量的增加而增加。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-V2O5渣系中钒还原动力学研究

在实验室条件下,以CaO—SiO2-Al2O3-MgO—V2O5为基渣,进行了碳饱和铁水还原V2O5反应的动力学研究。考察时间、温度、炉渣碱度、炉渣组分、初始V2O5浓度等因素对还原反应速度和还原程度的影响。实验结果表明：渣中V2O5含量随时间逐渐降低,而相应地铁液中V的含量逐渐升高;高温、合适的渣碱度、大的铁渣比以及高的初始V2O5含量,使得还原反应进行较快,效果较好。     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相Ca O,并导致钢中含有Ca O类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差.利用Fact Sage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化.结果表明,Ca O/Al2O3质量比在1.5左右添加质量分数为3%Ca F2可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着Ca F2含量的升高呈现先降低后升高的趋势,Mg O的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大.在Si O2质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着Ca O/Al2O3质量比的增加而降低,在Si O2的质量分数低于30%区域随着Ca O含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在Si O2含量高的区域随着Al2O3/Si O2质量比的增加而升高,在Si O2含量低的区域随着Ca O/Si O2质量比的增加而增加.根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:Ca O 50%~60%,Al2O320%~35%,Si O25%~10%,Mg O 5%~8%,Ca F20~5%.优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

酒钢SPCC钢的LF精炼脱硫

 通过热力学分析,建立了硫分配比与硫容量的关系,用热力学软件FactSage计算渣中Al2O3活度,用KTH模型计算渣的硫容量,对SPCC(一般用冷轧碳素钢薄板坯钢带)两个浇次10炉钢水在LF进站和出站时取钢、渣样以及测氧和温度,通过分析钢样和渣样成分以及生产检测数据,分析了温度、炉渣成分和钢水成分对LF精炼脱硫的影响规律。定义了硫分配比对钢液中溶解氧活度的急剧变化区(a［O］＜4×10-6),在该区内硫分配比对钢液中溶解氧活度十分敏感,钢液中氧活度的增大导致硫分配比的迅速减小,温度升高,a［O］升高,不仅抵消了升温对脱硫反应轻微的促进作用,反而使硫分配比随温度升高而减小。LF精炼过程Al-O反应未达渣-钢平衡,实际［O］活度介于平衡计算值与Al2O3活度为1的计算值之间,故渣钢硫分配比也介于二者之间。精炼渣二元碱度升高则硫分配比增加,wCaO/wAl2O3在1.6~2.0时脱硫效果较好,硫分配比并不随［Al］s含量的增加而增大,所以用增加w［Al］s来脱硫效果并不明显。钢中夹杂铝(w［Al］t-w［Al］s)降低到10×10-6以下,硫分配比明显升高。     

GCr15轴承钢LF精炼过程脱硫能力的热力学评价

通过现场取样分析和热力学计算,评价了工业化生产GCr15轴承钢LF精炼工序的脱硫能力.分析了精炼温度、钢中酸溶铝含量、精炼渣的光学碱度对LF精炼过程硫分配比的影响.由于实际精炼过程中脱硫反应未达到平衡,实际测得的硫分配比低于理论计算值.得到了精炼温度为1 830～1 855 K,钢中酸溶铝的质量分数为0.020％～o.050％,精炼渣光学碱度在0.760～0.795范围内,精炼温度、钢中酸溶铝、渣的光学碱度及渣中Al2O3、SiO2含量对硫分配比影响的回归方程,该方程可作为实际生产条件下LF精炼工序脱硫能力的评价依据.根据回归方程,设计了改变精炼渣组成的3因素4水平正交实验,分析了精炼渣二元碱度R2及Al2O3和SiO2含量对硫分配比的影响,得出渣-钢间最优硫分配比的精炼渣组成(质量分数)为:CaO 55.11％,Al2O3 30％,SiO26.89％,MgO 8％,光学碱度为0.777.     

精炼渣控制82B帘线钢中夹杂物形态的实验室研究

在实验室条件下,采用高温钼丝炉对用45钢和重轨钢熔炼成的帘线钢进行脱氧和渣钢平衡试验,研究了精炼渣组分对夹杂物形态的影响。结果表明:在精炼渣碱度为0.8～1.2时,夹杂物中Al2O3含量和钢中Als随精炼渣中Al2O3含量的增加而增加。把精炼渣Al2O3质量分数控制在10%以下时,能够使CaO-SiO2-Al2O3夹杂物处于塑性范围内。因此,在低碱度条件下,通过Si、Mn脱氧和调整精炼渣中Al2O3含量来控制夹杂物的形态是可行的。     

酸性精炼渣系SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO-FeO-MnO中Al_2O_3活度计算模型

为了获得帘线钢软吹终点钢水酸溶铝含量与渣中Al2O3之间平衡的热力学数据,本文根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了Si O2-Al2O3-Ca O-Mg O-Fe O-Mn O六元渣系的活度计算模型.计算得到了炼钢温度下酸性精炼渣中Al2O3的活度值,并分析了w(Mg O)和碱度w(Ca O)/w(Si O2)对Al2O3相关组元活度的影响,为帘线钢钢水软吹酸性渣精炼脱铝提供指导.     

含铌铁水中碳和硅的氧化规律

 为了研究铌在铁水吹氧冶炼过程中的氧化规律，在中频炉内进行了加入碱度分别为0.538和1.5的CaO-SiO2-Al2O3系造渣剂和不加渣的含铌铁水底吹氧气的冶炼试验。铁水温度为1 550 ℃时，研究了含铌铁水中硅、碳和铌的氧化规律，并利用FactSage软件进行了不同温度与不同碱度的造渣剂和无渣氧化铁水中各元素的热力学平衡计算。结果表明，高温吹炼使铁水中的碳优先于铁水中的硅氧化，而低温吹炼则促进铁水中硅优先于碳氧化；降低造渣剂碱度促进铁水中碳氧化、抑制硅氧化，碳和硅的氧化转化温度为1 490 ℃；在吹氧冶炼终点，加入碱度为1.5的造渣剂，铁水中硅质量分数下降到0.138%时，铌开始氧化减少，而加入碱度为0.538的造渣剂，铁水中碳质量分数下降到0.61%，硅质量分数升高到0.56%，铌质量分数不变，因此含铌铁水可通过加入低碱度造渣剂高温吹氧冶炼为含铌钢水。     

Activity model and its application in quarternary system CaO-FeO-SiO2-WO3

 The activity model of CaO-FeO-SiO2-WO3 quarternary system was established according to the coexistence theory of slag structure and the reduction thermodynamics of scheelite was discussed by applying this model. The activities of SiO2 and WO3 decrease, while that of CaO increases with increasing the basicity of slag. Among SiC, [C] and [Si] reactants, the reducing capability of SiC is the strongest, while that of [C] is the poorest at a high temperature (about 1873 K). It is advantageous to increase the yield of tungsten by increasing the content of [Si] or [C]. Oxidizability of slag has a significant effect on the yield of tungsten. Controlling of basicity and oxidizability of slag can prevent the oxidation loss of tungsten.     

环保型高磷铁水预脱磷渣的脱磷性能研究

实验室条件下采用间接测量法,测定了CaF2系和B2O3系脱磷渣的磷分配.即首先测量磷在液态渣和固态铁间的分配比,再通过计算得到磷在液态渣和铁水之间分配比,同时根据渣系成分和光学碱度计算了磷容量.同时采用了扫描电镜、能谱分析与X射线衍射分析技术对脱磷渣进行了研究.实验结果表明,B2O3系预脱磷渣的磷容量远大于CaF2系预脱磷渣的磷容量,因此可以用B2O3全部替代CaF2作为助熔剂进行高磷铁水的预脱磷处理,2种渣系的磷分配均随渣中有效CaO含量的升高而升高.用B2O3作为助熔剂时,B2O3能与渣中高熔点物质2CaO·SiO2和3CaO·P2O5反应生成低熔点物质,从而起到助熔的作用.且w(B2O3)/w(CaO)比值为0.16时,磷分配比为最高值,即该渣脱磷能力最强.     

钢渣中FeO活度对硫分配比的影响

利用FactSage软件绘制了渣系CaO- SiO2- FeO- MgO(10%)- MnO(7%)的等硫分配比图,分析了FeO/SiO2比、FeO质量分数和碱度对硫分配比的影响。分析结果表明：当CaO质量分数一定时,渣钢间的硫分配比随着FeO/SiO2比的增加而逐渐增加。在转炉炼钢碱度范围内,当FeO质量分数一定时,Ls随碱度的增加而增加;当碱度一定时,在低碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而增加,在高碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而减少。     

Equilibrium boron distribution between Fe–C–Si–Al melt and boron-bearing slag

HSC 6.1 Chemistry software (Outokumpu) and a simplex–lattice experiment design are employed in thermodynamic modeling of the equilibrium boron distribution between steel containing 0.2% C, 0.35% Si, and 0.028% Al (wt % are used throughout) and CaO–SiO₂–Al₂)₃–8% MgO–4% B₂O₃ slag over a broad range of chemical composition at 1550 and 1600°C. For each temperature, mathematical models (in the form of a reduced third-order polynomial) are obtained for the equilibrium boron distribution between the slag and the molten metal as a function of the slag composition. The results of simulation are presented as graphs of the composition and equilibrium distribution of boron. The slag basicity has considerable influence on the distribution coefficient of boron. For example, increase in slag basicity from 5 to 8 at 1550°C decreases the boron distribution coefficient from 160 to 120 and hence increases the boron content in the metal from 0.021% when L _B = 159 to 0.026% when L _B = 121. In other words, increase in slag basicity favorably affects the reduction of boron. Within the given range of chemical composition, the positive influence of the slag basicity on the reduction of boron may be explained in terms of the phase composition of the slag and the thermodynamics of boron reduction. Increase in metal temperature impairs the reduction of boron. With increase in temperature to 1600°C, the equilibrium distribution coefficient of boron increases by 10, on average. On the diagrams, we see regions of slag composition with 53–58% CaO, 8.5–10.5% SiO₂, and 20–27% Al₂O₃ corresponding to boron distribution coefficients of 140–170 at 1550 and 1600°C. Within those regions, when the initial slag contains 4% B₂O₃, we may expect boron concentrations in the metal of 0.020% when L _B = 168 and 0.023% when L _B = 139.     

二次精炼渣成分对渣中MgO饱和度的影响

在二次精炼过程中, 流动性适中且MgO饱和的精炼渣有助于渣钢传质, 并可以在一定程度上延长耐火材料的寿命.本研究使用热力学计算软件Fact Sage及热态平衡实验对酸性精炼渣Ca O-Si O₂-Al₂O₃-MgO四元系中MgO饱和度进行了研究.结果表明:当酸性精炼渣碱度为0.5¹.8时, 渣中MgO饱和度在2%³9%范围内波动.当碱度增加时, MgO饱和度明显降低.随渣中Al₂O₃含量增加, 在MgO饱和相方镁石相 (MgO) 和镁橄榄石相 (2MgO·Si O₂) 中MgO饱和度逐渐增加, 在尖晶石相 (MgO·Al₂O₃) 中逐渐减少.渣中Si O₂含量对钙硅酸盐中MgO的饱和度有重要影响.此外, 当温度升高时, MgO饱和度逐渐增加.     

Phosphorus Capacity of CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO Slag

The CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag occurs in the production process of Corex ironmaking technology.Most of its metallurgical properties,especially the phosphorus property,are different from the slag produced from blast furnace or converter.In order to explore the dephosphorization ability of CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag,its phosphorus capacity was measured at 1 673 Kby gas-slag-metal equilibrium technique.An iron crucible was used as the reaction vessel,Ag alloy with 0.2% P was used as the metal phase which equilibrated with CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag,and a constant flow of CO-CO2-N2 gas was used to provide oxygen partial pressure in the experiment.The effects of MgO,FexO and basicity on slag phosphorus capacity were investigated by single factor test.The results show that the phosphorus capacity rises firstly and then decreases with increasing MgO content under the condition of basicity 1.3,FexO content of 2% and Al2O3 content of 12%.The phosphorus value reaches maximum as the MgO content is 8%.When the basicity of slag is 1.1,MgO content is 10%,and Al2O3 is 12%,the phosphorus capacity increases with the increase of FexO content.The phosphorus capacity rises linearly when the basicity is increased from 1.1to 1.5.     

基于转炉CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系脱磷行为

 基于CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系,从热力学角度对渣钢界面的脱磷行为进行分析,归纳出磷分配比与钢液温度、碳质量分数以及炉渣成分间的表达式,并在此基础上绘制出了CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系的等磷分配比线,同时分析了转炉终渣氧化性、碱度以及温度对磷分配比的影响情况。研究结果表明,转炉吹炼过程磷分配比是钢液温度、碳质量分数和炉渣成分的函数,通过与实际生产数据进行验证,发现其与实际结果吻合良好。基于该预测公式,在其他条件不变情况下,随着炉渣FeO质量分数增加,磷分配比[LP]先增加后减小,当终渣FeO质量分数为18%左右时达到最大值;随着终渣碱度的增加,渣钢间磷分配比增加,当终渣超过4.0时,磷分配比增加不再明显。