连铸保护渣的夹杂物吸收速率

采用 Ca O- Si O2 - Na2 O- Ca F2 - Al2 O3- Mg O渣系 ,研究了连铸保护渣对 Al2 O3的吸收速率与碱度、Na2 CO3含量、Ca F2 含量、Al2 O3含量和 Mg O含量之间的关系。在一定条件下 ,当碱度为 1.2左右时 ,吸收速率达到最大值 (8.40 3× 10 - 4 kg/ (m2 · s) ;随着渣中 Na2 CO3含量、Ca F2 含量和 Mg O含量的增加 ,吸收速率提高 ;随着渣中 Al2 O3含量的增加 ,吸收速率减小 ;Ca F2 含量对吸收速率的影响最大 ,Na2 CO3含量次之 ,Mg O含量的影响最小 ;熔渣粘度是控制吸收速率的主要因素。随着熔渣粘度的增加 ,连铸保护渣对 Al2 O3的吸收速率逐渐减小     

中间包用高碱度覆盖剂若干熔融状态的模拟研究

对中间包高碱度覆盖剂的若干熔融状态进行了热模拟研究,结果认为:熔融试样中w(Na2O+CaF2)=10%～12%比较合适,其开始熔化温度低于1 350℃;当w(CaO+MgO)/w(Si O2+Al2O3)=2.5左右、w(Na2O+CaF2).R=0.2～0.3时,覆盖剂对MgO质容器润湿最好;R.w(Fe2O3).w(CO2)/w(Na2O+CaF2)值对覆盖剂的隔热性能影响较明显,与熔融试样平均厚度成线性关系。     

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.     

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。     

CaO-Al2O3-SiO2基精炼渣LF脱硫的试验研究

在实验室小型试验炉内,用CaO-Al2O3-SiO2基精炼渣进行了钢水脱硫的试验,主要研究了精炼渣碱度、渣中Al2O3和CaF2对钢水脱硫的影响.结果表明:精炼渣碱度在2.85～3.45时,脱硫率在80％以上;精炼渣中w(Al2O3)=24％时,脱硫率为83.7％;随精炼渣中CaF2含量的增加,脱硫率先增大后降低.最佳精炼渣组成为:w(CaO)/w(SiO2)=3.0、w(CaF2) =7％、w(MgO)=6％、w(Al2O3)=24％.     

碱度对腐泥土型红土镍矿烧结行为的影响

 为了研究腐泥土型红土镍矿在焙烧过程中物相转变及固结机制问题,通过微型烧结试验和三角锥法软熔特性试验,对原矿和焙烧后的团块进行了化学成分、X射线衍射(XRD)和软熔特性分析,并通过添加熔剂CaO改变团块碱度,结合冶金相图进行了分析。研究结果表明,自然碱度的红土镍矿经高温焙烧后主要由尖晶石(MgFe2O4)、镁橄榄石((Mg,Fe)2SiO4)和顽火辉石(MgSiO3)构成。随着碱度从0.5上升到2.0,顽火辉石相继转变为低熔点的透辉石(CaMgSi2O6)和高熔点的镁黄长石(Ca2MgSi2O7)以及镁蔷薇辉石(Ca3MgSi2O8)。红土镍矿的软熔温度也随碱度的提高先降低后升高,在碱度为1.0时达到最低点。结合冶金相图分析得知,通过改变碱度可以显著增加红土镍矿烧结过程液相量,红土镍矿烧结理想的黏结相为透辉石。     

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。     

Al2O3质量分数对高碱度烧结矿软熔滴落性能影响

 对Al2O3质量分数不同的高碱度烧结矿进行了荷重软化熔滴试验,并通过对不同温度下烧结矿微观结构和矿物组成的分析,进行了Al2O3质量分数对烧结矿软熔滴落性能影响机制的探讨。试验结果表明：Al2O3质量分数增加促进了还原过程中钙铝黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)和浮士体共晶相(2CaO·SiO2-2CaO·Al2O3·SiO2-FeO)等低熔点富铝相的生成,导致高Al2O3烧结矿在较低温度下出现开气孔孔隙封闭,从而降低了压差陡升温度。在熔融滴落阶段,高Al2O3烧结矿中渣相的Al2O3质量分数较高。存在于金属铁颗粒之间渣相的液相线和黏度随Al2O3质量分数增加而提高,在一定程度上降低金属铁颗粒的聚合,使得烧结矿的滴落温度提高。同时,高Al2O3烧结矿具有较宽的熔滴区间,使得熔融滴落区间的透气性较差。     

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.     

CaO-5%MgO-Al_2O_3-SiO_2-0.5%‘FeO’体系低SiO_2区域熔化性能

通过半球点测试仪,对CaO-5%MgO-Al2O3-SiO2-0.5%‘FeO’体系低SiO2区域的炉渣熔化性能进行研究。结果表明:在炉渣中添加少量的SiO2可降低炉渣的熔点;当w(CaO)/w(Al2O3)较小时,炉渣的熔点随着SiO2含量的增加而降低;当w(CaO)/w(Al2O3)较大时,炉渣的熔点随着SiO2含量的增加呈现先降低后升高的趋势;随着四元碱度的增大,炉渣的熔点的总体趋势为先降低后升高。建立了熔化温度与各组分的关系,试验数据与关系式计算结果吻合较好。     

CaF2对铝酸钙预熔精炼渣系预熔特性和脱硫的影响

在实验室条件下，配制了以CaO Al2O3系为基添加少量氧化镁、二氧化硅构成的四元渣系。研究该渣系中添加不同比例氟化钙预熔后所得渣系的性质。结果表明，添加氟化钙后得到的预熔渣脱硫效果较同组不加氟化钙的差，故采用不添加氟化钙预熔后得到以12CaO·7Al2O3为主的铝酸钙预熔渣系。该渣系具有熔点低、光学碱度高、脱硫能力较强的特点，脱硫率达到80%。     

渣系碱度对含碳球团渣相组成和渣铁分离的影响

采用煤基直接还原熔分技术和FactSage热力学分析软件以及XRD分析手段,研究了渣系碱度wCaO/wSiO2对高铁铝土矿含碳球团渣相组成和渣铁分离效果的影响。实验结果表明,渣系碱度对含碳球团的渣系组成和渣铁分离效果有重要影响。当碱度为1.0和1.5时,粒铁尺寸最大,渣铁的分离效果最好,粒铁收得率分别为91.55%和91.86%;当碱度为0.5时,粒铁尺寸较小,渣铁分离效果较差,粒铁收得率为65.43%。当碱度为2.0时;粒铁尺寸最小,渣铁分离效果最差,粒铁收得率只有44.53%。XRD分析结果表明,当渣系碱度分别为0.5、1.0、1.5和2.0时,熔分渣的主要组成分别为α-Al2O3-CaAl2Si2O8、α-Al2O3-CaO·6Al2O3-Ca2Al2SiO7、CaO·6Al2O3-Ca2SiO4-Ca2Al2SiO7、Ca2Al2SiO7-Fe2SiO4。FeAl4O7、CaAl4O7以及金属铁在熔分渣中的含量较少。     

Effects of B2O3 and CaF2 on Melting Temperatures of CaO-SiO2-Fe2O3 System Fluxes

 Fluorite is widely employed as fluxing agent in metallurgy flux, which inevitably leads to serious fluorine pollution. B2O3 is employed as fluxing agent of CaO-SiO2-Fe2O3 steelmaking fluxes to substitute for CaF2. The effects of B2O3 and CaF2 on the melting properties of this system were investigated. The melting temperatures of fluxes including softening temperature (Ts), hemispherical temperature (Th), and flow temperature (Tf) were measured using the hemisphere method. The results indicate that the fluxing effect of B2O3 is more significant than that of CaF2. When the addition amount of B2O3 (mass percent) exceeds 6%, the melting temperatures of fluxes including Ts, Th and Tf are decreased lower than 1300 ℃. The basicity of fluxes has a significant effect on the melting temperature, and the melting temperatures of the fluxes increase with the increase of fluxes basicity. However, when B2O3 is used as fluxing agent, the melting temperature changes little with the basicity increasing from 2. 5 to 5. 0. These characteristics are suitable for steelmaking process. Moreover, Fe2O3 has an important fluxing effect on this CaO-based steelmaking fluxes. This indicates that the fluxes system is suitable for steelmaking process.     

LF预熔精炼渣成分优化的研究

研究了钢包炉(LF)用预熔精炼渣的优化方案,分析了CaO-Al2O3-MgO-BaO-SiO2预熔精炼渣系中各组分对该渣熔点、熔化时间以及脱硫能力的影响程度,得到了低熔点、低粘度、冶金效果好的渣系.得出预熔精炼渣的熔点、熔化时间受到碱度、氧化铝质量分数和萤石质量分数的综合影响,且渣的熔点不随MgO质量分数的增加而急剧增高.通过实验得到了LF用预熔渣的最优渣系,该渣系在天津钢管公司LF上应用取得了很好的效果,平均脱硫率由原来的71％上升到89％.     

Properties of High Basicity Mold Fluxes for Peritectic Steel Slab Casting

 In high speed continuous casting of peritectic steel slabs, mold fluxes with high basicity are required for less surface defect product. However, the basicity of remaining liquid slag film tends to decrease in casting process because of the crystallization of 3CaO·2SiO2·CaF2. Thus, a way is put forward to improve mold fluxes′ properties by raising the original basicity. In order to confirm the possibility of this method, the effect of rising original basicity on the properties of mold fluxes is discussed. Properties of high fluorine based mold fluxes with different basicities and contents of CaF2, Na2O, and MgO were measured, respectively. Then, properties of higher basicity mold fluxes were discussed and compared with traditional ones. The results show that increasing the basicity index can improve the melting and flow property of mold fluxes. With the increasing basicity, crystallization rate of mold fluxes increases obviously and crystallization temperature tends to decrease when the basicity exceeds 1.35. The method presented before is proved as a potential way to resolve the contradiction between horizontal heat transfer controlling and solidified shell lubricating for peritectic steel slab casting. But further study on improving the flow property of liquid slag is needed. This work can be used to guide mold fluxes design for high speed continuous casting of peritectic steel slabs.     

连铸结晶器保护渣的凝固温度

研究了CaO-SiO2-Na2O-CaF2-Al2O3-MgO渣系凝固温度的影响因素。该连铸保护渣的凝固温度随渣中CaO/SiO2、Na2CO3和CaF2含量的增加而逐渐降低,加入5.5%-7.5%的MgO,可提高凝固温度的稳定性。     

B2O3在CaO-BaO-SiO2-Al2O3-CaF2精炼渣中的作用

选择w（CaO）=46％,w（BaO）=10％,w（SiO2）=11．2％,w（Al2O3）=11．6％的渣作基础渣系,将B2q作助熔剂替代CaF2,发现B2q和CaF2的助熔效果相当,B2q可用作环保型助熔剂。将CaO-SiO2-BaO-Al2O3-CaF2作基础渣系,B2O3作酸性氧化物,在碱度（m（CaO＋BaO）／m（SiO2＋B2O3））为2．5和2．8时,研究B2O3替代SiO2后精炼渣的熔化性能。结果表明,B2O3替代25％的SiO2后就可大幅度降低粘度,并且发现富硼精炼渣的高温熔化性能稳定,粘度值稳定在0．3～0．5Pa·s。在碱度为2．8wt进行脱硫工艺实验,当w（SiO2）=20．6％时渣剂脱硫率为80％,当w（SiO2）=10．3％,w（B2O3）=10．3％时渣剂脱硫率为91．3％,主要原因是熔化性能良好的熔渣有助于提高传质速率。     

不同碱度低氧化铝精炼渣对弹簧钢夹杂物成分的影响

为了优化55SiCrA弹簧钢中夹杂物的组成和形态,采用热力学软件Factsage分别研究了CaO、SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积的影响,研究结果表明:随着CaO和SiO_2含量的增加,CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积分数逐步增大;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系中,当CaO的质量分数为40%,SiO_2的质量分数为50%时,对应相图的低熔点区域面积最大。同时,研究了不同碱度的精炼渣对钢样中夹杂物的影响,结果表明:当精炼渣的Al_2O_3含量相同时,随着精炼渣碱度的增大,夹杂物中Al_2O_3的含量不断增加,其成分逐渐偏离低熔点区域。当精炼渣中Al_2O_3的质量分数为8%,碱度为1.2时,可得到低熔点的塑性夹杂物,形貌多为球形,尺寸在5μm以下。     

Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。     

CCT and TTT Diagrams to Characterize Crystallization Behavior of Mold Fluxes

The isothermal and non-isothermal experiments were performed to construct the continuous cooling transformation （CCT） and temperature time transformation （TTT） diagrams of four industrial mold fluxes through visual observations in an experimental apparatus based on the single hot thermocouple technique （SHTT）. The results of the CCT diagrams indicate that ① the crystallization temperature of mold fluxes lowers as the cooling rate increases, ② the mold fluxes have larger critical cooling rate, higher crystallization temperature, and less onset time of crystallization when the basicity increases or the viscosity decreases, ③ the influences of the melting points of the mold fluxes on their crystallization tendency are not significant. Isothermal tests show that the onset time of crystallization decreases at first, and then increases, and finally represents a ＂C＂ shape with increasing isothermal temperature. The TTT diagrams of four industrial mold fluxes were divided into two separate ＂C＂ shape regions. The crystal phase of C20A selected was analyzed by X-ray diffraction, which is cuspidine （Ca4 Si2 O7F2 ） over I 100 ℃ and calcium silicon oxide fluoride （Ca2SiO2F2） below 1 100℃. When compared with the TTT diagram, the CCT diagram can provide a more realistic estimate of the critical cooling rate of the mold fluxes. Thus, both the CCT and TTT diagrams can unambiguously describe the crystallization phenomena of the mold fluxes.