萤石含量对连铸保护渣结晶性能的影响

通过热丝法得出保护渣连续冷却转变（CCT）和时间-温度转变（TTT）曲线,并用偏光显微分析和X-射线衍射分析方法研究了萤石含量（8%~16%）对碱度1.0的薄板坯连铸结晶器保护渣结晶性能的影响。结果表明,萤石含量每增加2%,保护渣的临界冷却速度平均增加2.5℃;同一冷却速度下,随保护渣中萤石含量的增加,结晶温度升高,结晶率增大,有利于提高界面热阻,控制渣膜传热,减少铸坯表面裂纹产生;因萤石含量超过14%时,渣膜中大量生成结晶矿物枪晶石,对连铸润滑要求较高的钢种,应控制萤石含量≤14%。     

萤石含量对结晶器保护渣物理性质和渣膜矿相结构的影响

针对亚包晶钢连铸板坯易发生表面纵裂现象,研究和分析了萤石配加量对保护渣（/%:2937水泥熟料,8硼砂,20石英砂,15硅灰石,12纯碱,816萤石）熔化温度、黏度和平均热流密度以及渣膜矿相结构的影响。结果表明,随着萤石含量的增加,渣膜结晶率和枪晶石含量升高,硅灰石含量降低,同时保护渣熔化温度、黏度、平均热流密度降低;提出萤石配加量为12%时,能满足亚包晶连铸板坯对渣膜矿相结构的要求,并改善了铸坯质量。     

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。     

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。     

萤石对保护渣黏度及结晶矿相的影响

在对现场保护渣及渣膜矿物成分的研究基础上,对萤石单矿物与保护渣黏度及凝固渣样结晶率、矿物成分之间的关系进行了分析。结果表明,现场保护渣矿物成分主要为硅灰石、石英、萤石和苏打;正常渣膜中矿物成分以黄长石为主,结晶率在90%以上。随萤石单矿物含量的增加,保护渣黏度降低,随测试温度的降低,保护渣黏度升高。不同萤石矿物自制凝固渣中物相组成为黄长石、枪晶石和玻璃相;萤石可促进枪晶石的生成,抑制黄长石的形成;随着萤石含量的增加,渣样中结晶率升高,但萤石质量分数小于10%时,增加幅度较小。     

硼砂添加量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响

以铬铁渣与萤石尾矿为主要原料,硼砂为调制剂,采用烧结法制备了铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃。利用热力学分析、拉曼光谱、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等手段研究硼砂含量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响。结果表明：硼砂的加入可以有效降低铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的软熔温度,促进微晶玻璃烧结。随着硼砂添加量的增加,铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的主要硅氧网络结构Q²与Q³的总含量基本不变,其内部辉石相的含量同样无明显变化。当硼砂添加量为10%,烧结温度为1 100℃时,所得微晶玻璃样品性能较好,维氏硬度、密度和吸水率分别为565.8 HV、2.61 g/cm³和0.211%。     

上升气泡对钢渣界面行为的影响

钢水与炉渣之间的界面接触面积是影响化学反应效率的关键因素之一。通过搭建水-油体系物理模型,结合图像处理技术,重现气泡穿越渣-金界面现象,研究气泡大小、渣层密度、黏度及界面张力对气泡携带金属量及渣-金界面面积的影响。结果发现,气泡尺寸增加,气泡夹带金属液滴体积及体积增长速率均增大,气泡初始直径从5 mm增大到15 mm及25 mm时,夹带量分别增加733.33%及3 611.11%。随着炉渣黏度增加和密度减少,夹带量增加,但在所研究的炉渣厚度范围内对其影响程度低。气泡穿越过程引起渣-金界面面积的变化是关注的重点。值得注意的是,渣-金界面面积随气泡尺寸增加呈先增加后减少的趋势,气泡直径从5 mm增大到15 mm及25 mm时,界面面积分别增加312.97%及113.44%。当气泡尺寸为15 mm时,油相密度由0.76 kg/m³增加到0.84 kg/m³,界面面积增长率增加67.44%;黏度由8.9 mPa·s增加到193.5 mPa·s,界面面积增长率减少31.39%。另外,通过数值模拟表明油表面张力、水表面张力或者水-油界面张力由0.03 N...     

电渣重熔中夹杂物穿越渣/熔滴界面行为

为了更好地研究夹杂物在电渣重熔过程中的脱除,需要对夹杂物在渣/熔滴界面处的穿越行为进行研究,建立二维数学模型并使用Matlab软件对三元二阶微分方程进行求解。结果表明,夹杂物的界面穿越行为可以分为3种类型,即穿过、振荡和反弹。同时,对该穿越行为的影响因素进行了探讨,发现具有更大初始速度的夹杂物更易于穿越渣/熔滴界面,而初始速度角与界面角的增大则会阻碍夹杂物的穿越行为。进一步研究表明,夹杂物初始速度较低时,夹杂物的穿越行为主要受界面角的影响;而随着初始速度的增加,初始速度角的影响程度逐渐占据主导地位。     

矿物原料对保护渣物理化学性能的影响

实验室内通过配比不同矿物原料的保护渣系（/%:29~39水泥熟料,8硼砂,16~24石英,11~19硅灰石,8~16萤石,10~18纯碱）研究石英、硅灰石、萤石、纯碱对保护渣熔点、黏度、结晶温度、临界冷却速度的影响。试验结果表明,随着基料矿物石英、硅灰石含量增加,保护渣熔点、黏度增加,石英对熔点和黏度的影响明显大于硅灰石;随熔剂矿物萤石、纯碱含量增加,保护渣的熔点和黏度降低,萤石对降低黏度的作用显著,纯碱对降低熔点的作用相对较大;石英、硅灰石、纯碱含量增加,保护渣临界冷却速度减小,结晶温度降低,结晶能力减弱;相反,萤石含量增加,保护渣临界冷却速度却增大,结晶温度升高,说明萤石具有促进保护渣结晶的作用。最终得出包晶钢板坯连铸最佳保护渣配比为（/%）:37水泥熟料,8硼砂,20石英砂,15硅灰石,10萤石和10纯碱。     

铁矾土代替萤石造LF精炼渣的研究与应用

提出了一种使用石灰作为渣料,使用铁矾土作为助熔剂,并且辅以碳化硅、电石和硅钙粉造LF精炼渣的方法。实践结果表明:添加适宜量的铁矾土,能有效的调整LF精炼渣成分,降低炉渣熔点促进化渣;用铁矾土代替萤石造精炼渣能显著改善操作条件,提高钢包耐材寿命,降低炼钢成本,同时降低对环境的污染。     

电渣重熔用含氟渣系界面性质的研究进展

钢的电渣重熔过程主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段,通过渣对钢中夹杂物吸附和溶解的渣洗作用达到提纯和净化钢液的目的,而渣-钢-夹杂物的界面张力密切影响这一过程。本文根据国内外关于电渣重熔过程常用含氟渣系界面性质的研究成果,分析了渣中CaF₂、CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂等组元及温度对熔渣表面张力的影响规律及内在机理,同时总结了渣-钢界面张力随渣、钢成分及熔体温度、熔渣碱度的变化规律。建立电渣重熔用含氟渣系界面性质参数的经验公式和计算模型是该领域的研究方向。     

氧压酸浸中分散剂对硫的影响

通过对添加剂的研究得出木质素磺酸钠和褐煤分离元素硫的机制相似,都是通过降低精矿或者元素硫的表面与水的界面张力,使二者分离。当木质素磺酸钠的添加量在0.2%～0.3%之间时,褐煤的添加量在1.5%时锌浸出率和元素硫的生成率最大。通过比较可以得出褐煤的工艺指标比木质素磺酸钠稍低,然而在改善渣粒度及固液分离时间方面要比木质素磺酸钠优越,具有更好的分散元素硫的能力。     

保护渣添加剂组成对M2高速钢模铸锭表面质量的影响

介绍了模铸对保护渣的要求及常用添加剂的作用,并根据M2高速钢的成分、熔点等特性,通过向通用型模铸保护渣中添加萤石粉、碱粉和可膨胀石墨,对保护渣的熔点、黏度、铺展性进行调整,在生产中进行了大量试验。当单独添加萤石粉7%以上或同时添加萤石粉、碱粉各4%以上时,M2高速钢模铸锭表面粘渣面积比例降低至2%,但锭身恶化严重,出现超5%的凹坑;当萤石粉、碱粉及可膨胀石墨均添加4%时,铸锭表面粘渣面积比例降低至0%,锭身表面良好,满足了M2模铸高速钢的使用要求。适合M2系列高速钢模铸保护渣的化学成分为((18～21)%TC,(29～34)%SiO₂,(14～17)%Al₂O₃,(12～15)%CaO,(4～7)%Na₂O,(2～4)%Fe₂O₃,(1～3)%MgO,(2～4)%F,(0.5～2)%K₂O。     

废杂铜冶炼渣的贫化研究

根据铜渣火法贫化的原理,废杂铜冶炼渣进行火法贫化研究。在保温温度1300℃,保温时间60min的实验条件下,探索了实验气氛,不同添加剂(河沙、磷酸钠、碳酸钠、萤石)对贫化效果的影响。试验结果表明:还原气氛对FRHC法炼铜炉渣火法贫化是必要的,钠盐对铜渣贫化效果有不利影响,添加适量的河沙和萤石对铜渣的贫化有利。已实验的最好组合铜回收率达到99%以上,贫化渣中含铜量为0.97%。     

用转炉尘泥作造渣剂的研究

我国一些钢铁厂铁水含磷、矽比较高,石灰质量不够稳定,辅助造渣材料加入量大,化渣慢,不利于脱硫、去磷;而且加剧了喷溅和炉衬侵蚀,对炉衬寿命威胁很大。为了加速成渣,不得不多加萤石助熔,这样非但给提高炉龄增加了困难、更为重要的是由于使用萤石,增加了氟化物气体对大气的污染。近年来在国外已广泛使用轻烧速熔石灰,促进快速成渣。我国也在这方面抓紧进行,并且引进了一些工程,但在国内外的实际生产辅助造渣材料     

添加剂对煤灰熔融性能的影响

为实现煤造气炉液态排渣,利用灰熔点测定仪研究了Ca O、Fe_2O_3和Na_2O 3种添加剂对煤灰熔融性能的影响。结果表明,随着Ca O添加量的增加,煤灰流动温度先降低后升高,Ca O添加量为20%时,流动温度达到最低;随着Fe_2O_3添加量的增加,煤灰流动温度逐渐降低;煤灰流动温度随着Na_2O添加量的增加而逐渐降低,当Na_2O添加量由0增加至5%时,煤灰流动温度降低幅度较大,继续增加Na_2O的添加量时,其对煤灰流动温度的降低作用减弱,Na_2O对煤灰软熔区间的降低作用最强。随着Na_2O添加量的增加,煤灰渣的黏度和熔化性温度都逐渐降低。综合考虑,建议选取Na_2O作为添加剂,添加量为5%~7%。     

钢-渣界面液态夹杂物分离过程数值模拟

为了揭示精炼钢包内固态夹杂物去除的机理,建立了描述液态夹杂物在钢-渣界面分离的数学模型,提出了计算其在钢-渣界面停留时间的表达式,讨论了影响液态夹杂物在界面处停留时间的因素。结果表明,液态夹杂物尺寸和钢-渣界面张力是影响其在钢-渣界面停留时间的主要因素,而且其在钢-渣界面处的停留时间要远大于固态夹杂物在界面处的分离时间,这是钢包内固态夹杂物更易被去除的主要原因;吹氩钢包内直径小于2μm的液态夹杂物难以穿过钢-渣界面而停留在钢液中。     

活性石灰在钢水精炼中的应用

介绍了在钢水精炼过程中，添加一定量的活性石灰和萤石，提高精炼钢水顶渣的碱度，降低熔渣的熔点，改善熔渣的流动性。消除钢包内衬结渣挂渣、顶渣结壳的现象，以及AHF浸渍罩、RH上升管和下降管结渣上涨的现象。同时钢水精炼添加活性石灰后，有一定的脱硫和吸附一定量钢中夹杂物的作用。     

吹氩精炼钢包内非金属夹杂物去除机理

 通过物理模拟试验,研究分析了底吹氩精炼钢包内夹杂物去除机理以及吹氩量对其的影响规律。结果表明：钢包中夹杂物的上浮主要是通过上升的钢液流携带,底吹氩量对夹杂物在钢包表面的钢-渣界面去除行为存在重要影响。吹氩量较小时,钢-渣界面稳定,夹杂物在浮力、毛细作用力等共同作用下穿过平坦的钢-渣界面而被吸收;吹氩量较大时,钢-渣界面波动大,渣眼周围发生卷渣,夹杂物被卷入的液滴吸收,随液滴进入渣层;吹氩量大,渣眼周围形成渣泡,夹杂物被渣泡吸收,随渣泡进入渣层。吹氩量达到一定时,夹杂物被钢-渣界面的吸收成为其被去除的限制性环节,且吹氩量较大时夹杂物去除效果最差,为实际吹氩精炼过程吹气量的控制提供了指导。     

铁水预处理镁系脱硫渣流动性能调控研究

镁系脱硫剂与硫的亲和力强，脱硫效率高，是铁水预处理脱硫过程常用的脱硫剂之一，但脱硫后的渣具有渣稀、不易扒渣等特点。为了改善脱硫渣的流动性、增加界面的粘接力、降低扒渣铁损，研究了脱硫渣改性剂碱度和添加量对脱硫渣黏度的影响。首先采用FactSage热力学软件对不同碱度和FeO加入量的脱硫渣黏度进行了模拟计算，分析了碱度和FeO加入量对脱硫渣黏度的影响。然后通过绘制CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO(10%)-FeO(11%)脱硫渣的等温液相线图，找到了脱硫渣扒渣难的原因。利用熔渣综合物性测定仪测定了加入脱硫渣改性剂前后熔渣的黏度。结果表明：未加入脱硫渣改性剂之前脱硫渣的黏度均偏低，达不到合适的扒渣黏度；加入脱硫渣改性剂后可以增大脱硫渣的黏度，适宜的脱硫渣改性剂添加量为脱硫渣改性剂与脱硫渣配比为2∶5、3∶5,此时在扒渣温度区间1 330～1 340℃,脱硫渣黏度在2.007～2.114、2.5～2.77 Pa·s,有利于脱硫渣的粘结。