铁液中〔Y〕—〔S〕—〔O〕的热力学研究

由直接平衡法研究了1575—1625℃铁液中钇的脱硫氧平衡,固体电解质定氧探头测定了熔池中的氧活度,低温无水电解液电解法测定了溶解状态的钇含量。实验测得钇在铁液中的脱硫氧常数与温度的关系:LgK_(Y_2O_2S)=-(79487)/T+28.03,钇的硫氧化物在铁液中的标准生成自由能与温度的关系:2[Y]+2[O]+[S]+Y_2O_2S(s)△G~0=-363650+128.24T(Cal/mole)=-1521520+536.55T(J/mole)。由热力学分析进一步计算得到:1600℃铁液中[Y]-[S]-[O]平衡立体图、a_O-a_S平衡图及钇的氧化物、硫化物和硫氧化物稳定形成的条件,为理论上预测夹杂物,生成的先后次序及类型提供了依据。并给出了铁液中钇加入量计算公式:[%Y]=(88.9/32)·([%O]+[%S]及控制夹杂物形态的计算公式:[%Y]/[%S]=2.78(1+[%O]/[%S])     

钇在铁液中脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学研究

本文采用铁液与反应产物直接平衡法,并用浓差定氧和低温无水电解分离反应产物等技术,研究1575、1600、1625℃铁液中钇脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学。测定了钇的脱氧常数、脱硫常数和脱硫氧常数;钇与氧的一阶活度相互作用系数,钇与硫的一、二阶活度相互作用系数与温度的关系;铁液中 Y_2O_3、YS、Y_2O_2S 的标准生成自由能、钇的标准溶解自由能、活度系数和自相互作用系数与温度的关系;绘制了[Y]-[S]-[O]平衡立体图和α_O-α_S 平衡图,为预测钇的夹杂物生成的先后次序及类型提供了依据。     

Ni液中[Y]-[O]平衡的研究

由浓差定氧和低温无水电解法研究了1500、1550、1800℃Ni液中〔Y〕-〔O〕平衡关系,测定了钇的脱氧常数1gK_(Y_2O_3)。及钇与氧的一阶活度相互作用系数与温度的关系,并进行了有关的热力学计算。给出了1500、1550、1600℃Ni液中钇的脱氧平衡图及平衡时钇活度与氧活度的关系式。对于反应脱氧常数Ni液中钇脱氧平衡时,三个下钇、氧活度的着系式、     

纯铁液中[Y]-[S]-[O]平衡的研究

通过热力学分析研究计算得到: 1)钇在纯铁液中的脱氧常数,脱硫常数和脱硫氧常数’溶解自由能;活度系数和自作用系数。2)纯铁液中[Y]-[S]-[O]平衡立体图;钇的脱氧平衡、脱硫平衡图;等硫(a_Y-a_o)、等氧(a_Y-a_s)、等钇(a_s-a_o)的平衡图,为理论上预测夹杂物生成的顺序和类型提供了依据。3)给出了铁液中钇加入量和控制夹杂物形态的公式。4)把钇与铈同时加入铁液中,Ce在Y_2O_2S中不富集,但在YS中富集。     

Fe-Y-S,Ni-Y-S,Fe-C_(饱)-La,Fe-C_(饱)-Y,Fe-C_(饱)-La-S和Fe-C_(饱)-Y-S熔体的平衡研究

在钼丝炉高纯氩气保护下,由直接平衡法研究了Fe-Y-S(1575～1600℃),Ni-Y-S(1500～1600℃)和Fe-C_饱-Y-S、Fe-C_饱-La-S熔体在(1300～1500℃)的脱硫平衡,得到生成YS和LaS的脱硫常数与温度的关系及钇、镧与硫的一、二阶相互作用系数与温度的关系: 钇在铁液、铁碳液、镍液中脱硫都存在最低含(S)量,超过此最低点,(S)含量反而随钇、镧溶解量增加而增大。由溶解度法测得碳与镧、碳与钇的一、二阶相互作用系数与温度的关系,稀土碳化物LaC_2、YC_2在铁碳熔体中的标准生成自由能与温度的关系;实验结合计算得到钇在铁液、镍液中的标准溶解自由能、活度系数、自相互作用系数与温度的关系。绘制了六个体系的平衡关系图,指出了各体系中平衡产物生成的次序和稳定存在的条件。     

Ca-CaCl2熔盐法制备低氧金属钇的研究

主要开展了用Ca-CaCl2熔盐法制备低氧金属钇(Y)的研究.采用Ca-CaCl2熔盐法,在高温电阻炉内,利用溶解于CaCl2中的化学活性钙与氧的反应,除去钇中的氧,而熔融的CaCl2可降低副产品CaO的活度,从而得到低氧金属钇.通过对不同助熔剂用量、不同材质坩埚、不同脱氧时间、不同脱氧温度进行的研究,我们找到了在钇试样为5g时,用Ca-CaCl2熔盐法脱氧的最佳助熔剂用量为40g,较佳脱氧时间为7天,较佳脱氧温度为950℃,使用钽坩埚可以使块状的钇脱氧后的最低氧含量达到0.17%(质量分数,下同),使氧的去除率达到了73%.     

平炉钢中〔%Al_s〕~2〔%∑O〕~3值的测定

本文测定了平炉冶炼过程,铝的表观脱氧常数—S=[%Al_s]~2[%ΣO]~3,其值为:S=(5.2107±1.1861)×10~(-12),N=12。钢中未被排尽的脱氧产物,是导致[%∑O]较a_([o]平)大一个数量级的原因。[%O]受控于(%FeO),并使 Al—O 处于非平衡状态。     

金属钇在碳饱和铁水中脱硫的热力学研究

用直接法首次研究了1300℃～1500℃碳饱和铁水中[Y]-[S]平衡关系。测得了钇的脱硫常数与温度的关系:lgK_(YS)=-22663/T+ 7.9;得到Fe-C(饱和)体系钇的表观脱硫常数与温度的关系:lgK_(YS)=-3487/T-1.1,硫化钇在碳饱和铁水中标准生成自由能与温度的关系:△G_(YS)=-103680+36.14T(卡/摩尔钇)=-433800+151.21T(焦耳/摩尔钇);得到钇在碳饱和铁水中的溶解自由能与温度的关系:△G_Y(e)→[Y]=18820-21.91T(卡/摩尔钇)=78740-91.67T(焦耳/摩尔钇);得到相互作用系数e_S~Y与温度的关系:e_S~Y=-47072/T+19.5。碳对钇和硫的相互作用系数正负相反影响,随温度升高逐渐减小,在1600℃时接近抵消。本实验为钇用于铁水脱硫提供了有用的热力学数据。     

攀钢低碳铝镇静钢〔Si〕,〔Als〕的控制

结合攀钢半钢炼钢，转炉终点钢液氧活度高且波动范围大的问题，采用“出钢加专用脱氧剂预脱氧十二次喂铝线”的方法，解决了成品〔Ｓｉ〕超标及〔Ａｌｓ〕命中率低的问题。     

150 tRH精炼终点钢水酸溶铝含量的控制

在参考80炉次SPHD、SPHE和IF钢生产数据的基础上,采用多元线性回归分析建立了用Al脱氧的RH精炼终点钢水酸溶铝含量-[Als]的计算模型,分析了RH脱碳结束时钢水氧活度、脱氧加铝量和钢水净循环时间对终点钢水酸溶铝含量的影响。结果表明,RH脱碳结束钢水氧活度、脱氧加铝量是影响终点钢水酸溶铝含量的重要因素;当RH脱碳后钢水温度、氧活度、炉渣中FeO+MnO含量-(FeO+MnO)以及钢水的净循环时间分别在1 600℃、2×10^-4、15%和8 min时,要控制终点钢水酸溶铝为0.02%~0.05%须在RH脱氧过程中控制加铝量0.86~1.53 kg/t。     

关于1873K下铁液中铝脱氧平衡热力学的讨论

基于前人的实验结果和已有的热力学数据,通过热力学计算分析了Fe-Al-O三元系的反应产物、反应平衡常数,以及活度系数对铝脱氧化学平衡的影响.计算结果表明,在炼钢过程中,Fe-Al-O三元系的反应产物为Al2O3;当w[Al]0.1%时,已有的热力学数据给出的铝脱氧平衡反应曲线呈现出相似的规律(钢中w[O]随着w[Al]的增加而减少);如果采用日本学术振兴会给出的标准吉布斯自由能,并忽略二阶相互作用系数,在w[Al]接近3.5%时会给出错误解;铝脱氧的标准吉布斯自由能和相互作用系数采取Itoh的建议值,则可给出合理的结果;铝脱氧平衡曲线"上翘"的原因是一阶活度系数影响的结果,二阶相互作用系数仅减小铝氧平衡曲线"上翘"的程度.     

常规炼钢脱氧元素与氧平衡理论分析

通过常规脱氧元素与氧平衡的热力学分析,结合工业生产结果,探讨了Al、Ti、Si、Nb、Mn的脱氧能力。得出结论,只有控制顶渣中氧化铁活度0.1,才可实现与之相平衡的钢液中的氧活度为0.022 9,进而减轻顶渣向钢液供氧;Al是常规脱氧剂中最强的脱氧元素,主要元素的控氧能力依次为AlTiSiNbMn,体系最终氧活度将取决于与氧结合能力最强的元素。     

Ni-Y-S-O和Ni-Ce-S-O金属溶液的热力学性质与相平衡研究

研究测定了镍液中钇和铈的脱硫氧常数(K=a_(RE)~2·a_o~2·a_s)和硫氧化物Y_2O_2S和Ce_2O_2S的标准生成自由能(J/mol)与温度的关系式: Y_2O_2S:lgK=—33146/T+3.85,△G°=—634460+73.69T, Ce_2O_2S:lgK=—51450/T+12.46,△G°=—984850+238.50T 1600℃的Ni-Y-S-O和Ni-Ce-S—O体系的平衡相图提供了预测镍液中钇和铈的平衡相生成的先后次序和类型的依据。并给出了镍液中加钇、铈控制夹杂物形态的公式以及钇、铈的加入量与氧、硫含量之间的函数关系。     

稀土元素在铁基溶液中与硫作用生成RES与RE_2S_3的热力学研究

采用直接平衡法和低温无水电解法测定溶解状态的稀土及固体电解质定氧探头直接定氧活度等测试方法研究了镧、铈、钕,钐、钇在(1300～1500℃)铁碳饱和液和1600℃纯铁液中脱硫平衡,分别测得反应生成RES和RE_2S_3的脱硫常数,铁液中RES和RE_2S_3的标准生成自由能,稀土元素与硫的相互作用系数,温度对这些热力学性质的影响程度,并给出了生成RES和RE_2S_3的热力学条件,同时从热力学上讨论了这些性质。     

钢包处理过程中温度对氧活度的影响

在工厂试验中研究了温度对钢中氧活度的影响。试验中,在钢包精炼的各个阶段,同时测量两种深度情况下的温度和氧活度。正如预期的一样,研究结果表明,取样时当钢表面没有渣时,钢水表面存在大的温度梯度。另外还发现大部分钢包精炼期间,较低测量位置下测得的氧活度比较高位置下的氧活度高。这可解释为氧活度对温度的依赖。从本次研究及早先的试验工厂所报道的数据显示,Si—SiO2或Al—Al2O3平衡控制着氧活度。     

攀钢钢液氧水平及脱氧工艺研究

本文总结了攀钢转炉钢液氧含量的变化,讨论了熔池[C]-[O]关系变化规律和影响因素,指出了降低终点钢液氧含量的方向。在调查分析攀钢主要钢种脱氧工艺状况的基础上,提出了运用钢液氧活度来计算脱氧剂及铁合金加入量的脱氧新方法。     

铁-稀土-氮、铁-碳-稀土金属溶液的热力学研究

本文主要研究了在1570～1650℃范围铁液中铈、钇与氮的平衡和在1300～1600℃范围碳饱和铁液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的平衡。获得的主要结果如下:(1)铈、钇与氮的相互作用系数与温度的关系;(2)铈、钇脱氮产物为CeN、YN;(3)铈、钇脱氮常数与温度的关系;(4)铁液中CeN、YN标准生成自由能与温度的关系;(5)碳饱和铁液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的相互作用系数与温度的关系;(6)铁铈溶液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的相互作用系数与温度的关系;(7)稀土元素与碳反应的产物为REC_2型碳化物;(8)铁液中生成CeC_2、YC_2、LaC_2、NdC_2、SmC_2反应平衡常数和标准生成自由能与温度的关系。     

铁液中[La]-[S]-[O]平衡的研究

本文采用铁液与镧的脱硫产物直接平衡法研究了铁液中镧的脱硫能力。采用ZrO_2(MgO)固体电解质定氧探头直接测定铁液中的氧活度,CaS(TiS_2)固体电解质定硫探头直接测定铁液中的硫活度,并在低温无水电解操作条件下,分离了固体平衡试样中的平衡产物,测得了溶解状态的镧含量,由实验所得的数据,并选择了有关的热力学数据,通过计算得到了1600℃铁液中[La]-[S]-[O]平衡图和等硫(a_(La)-a_0)、等氧(a_(La)-a_0)平衡图,为理论上预测夹杂物生成的顺序和类型提供了依据。给出了铁液中La的一系列有关热力学参数,并给出了铁液中La加入量和控制夹杂物形态的公式,对La在铁液中的有关行为进行了热力学分析和讨论。     

承钢钒钛磁铁矿高炉冶炼〔Si〕/〔Ti〕值的影响因素分析

在承德钢铁厂高炉冶炼钒钛磁铁矿的条件下,针对硅、钛还原过程的差异,分析了炉料结构、软融带结构、炉渣组成与生铁中[Si]/[Ti]值之间的定性关系,导出了[Si]/[Ti]值与炉渣碱度、(MgO)含量之间的回归方程。本文可供钒钛磁铁矿高炉冶炼稳定造渣及炉缸热制度参考。     

纯铁液中稀土元素—氧—硫平衡的研究

前人所测纯铁液中之K_(Ce_2O_2∽)及K_(Ce_2S_3)值均偏大,盖因实验方法不够完善所致,如所测之[Ce]、[O]、[S]含量均非溶解态之量。在早先制定的实验方法的基础上,本工作采用灵敏度较高的放射性测量技术,通过将试样在低温有机电解液中电解的方法,排除稀土夹杂物,测定了样中溶解态的稀土元素与硫含量,并用ZrO_2(MgO)管定氧测头测定了铁液中的氧活度,在1550～1710℃测定了纯铁液中平衡常数K_(Ce_2O_2S)、K_(Nd_2O_2S)、K_(Y_2O_2S)及K_(Ce_2S_3)与温度的关系,活度相互作用系数e_S~(Nd)及e_S~Y值。计算了Nd_2O_2S、Y_2O_2S及Ce_2S_3之标准生成自由能。