电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

外加磁场对电渣锭洁净度的影响研究

为进一步去除电渣锭中的大颗粒夹杂物,设计了带电磁搅拌的电渣重熔炉,研究了外加磁场及不同的电参数变化对电渣锭洁净度的影响,采用氧氮分析仪分析了气体含量的变化,采用扫描电镜分析了夹杂物形貌、组成、尺寸的变化。结果表明,不论是否施加磁场,电渣重熔后电渣锭中的氧含量明显增加,从自耗电极中的0.0007%增加最高至0.0052%,增幅高达7倍;氮含量略微下降。但夹杂物类型基本不变,主要由氧化铝、硫化锰、硫化锰?氧化物复合夹杂及氧化物等组成,且以氧化铝为主。外加磁场重熔以后,电极中最大夹杂物的直径从89.6 μm降为电渣锭中的12.1 μm (1.1 kA/108 Gs),小颗粒夹杂物所占的比例增加,大颗粒夹杂物的数量减少。但过高的电磁力会降低夹杂物的去除效果,当采用1.5 kA/108 Gs的工艺参数重熔时,最大的夹杂物尺寸为30.6 μm,超过了未施加磁场的电渣锭中的夹杂物。电渣重熔后氧含量增加主要受空气污染及渣系中不稳定氧化物的分解,而外加磁场后产生的电磁力增大了渣?金接触面积,从而吸收了电极中的大颗粒夹杂物。     

电渣重熔工艺对4J43合金性能的影响

采用2G-200L型金相显微镜观察分析了4J43合金电渣锭表面质量及横、纵截面宏观结晶组织,分析对比了电渣重熔前后化学成分、气体含量和夹杂物分布的差异。结果表明,4J43合金经电渣重熔后,化学成分较均匀,气体含量下降且稳定,表面质量良好,宏观结晶组织致密、均匀,夹杂物去除明显,产品品质明显提升,满足典型4J43合金的性能要求。     

RH精炼渣高熔点相作用浓度对粘渣的影响

为抑制RH精炼过程中熔渣中高熔点镁铝尖晶石和铁铝尖晶石相的析出以减轻浸渍管粘渣,基于分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-CaF2-MnO七元精炼渣系结构单元作用浓度的计算模型,计算了高熔点相的作用浓度,分析了熔渣组成对高熔点相作用浓度的影响. 结果表明,当RH精炼渣的碱度(CaO/SiO2, w)在4.0~5.0, CaO/Al2O3(w) 为1.5~2.0, MgO含量约10%(w), FeO含量约17%(w), CaF2含量不高于7.5%(w)时,精炼渣中MgO×Al2O3和FeO×Al2O3的作用浓度处于较低水平,不足以结晶析出,因而可以减轻RH浸渍管的粘渣. 模型计算结果与实验结果一致,为减轻粘渣用改质剂配方的设计提供了理论依据.     

改性电炉钛渣矿相解构法制备富钛料新工艺研究

以氧化后的钛精矿电炉冶炼渣为研究对象,采用一段氟化氢铵浸出-二段盐酸浸出的新工艺制备可用于沸腾氯化生产的富钛料原料,从浸出反应热力学和改性钛渣浸出行为两方面进行了系统的研究。氟化氢铵浸出热力学研究表明,氟化氢铵浸出可分解硅酸盐和部分黑钛石,并形成CaMg2Al2F12, CaF2和AlF3沉淀,浸出后杂质元素硅主要以(NH4)2SiF6的形式进入到浸出液中。氟化氢铵浸出实验表明,在氟化氢铵浓度为15wt%、液固比为10:1、温度20℃、浸出时间2 h的条件下,Si, Al, Ti, Fe, Ca和Mg元素的浸出率分别为93.55wt%, 28.03wt%, 3.88wt%, 20.50wt%, 3.40wt%和2.45wt%。浸出渣中主要的物相为金红石、黑钛石和钙镁氟化盐。氟化浸出残渣的盐酸浸出热力学表明,CaMg2Al2F12, CaF2, AlF3沉淀和剩余的黑钛石可溶解于盐酸溶液中。盐酸浸出实验表明,在盐酸浓度为20wt%、液固比为8:1、温度120℃、浸出时间2 h的条件下,Ca, Al, Mg, Ti, Si和Fe的浸出率分别为86.78wt%, 62.33wt%, 92.31wt%, 18.08wt%, 40.23wt%和75.36wt%。盐酸浸出后浸出渣主要物相为金红石,TiO2品位95.20wt%、CaO含量为0.49wt%、MgO含量为0.48wt%,满足沸腾氯化法对原料成分的要求。     

15-7PH不锈钢电渣重熔过程夹杂物的行为

为了明晰15-7PH沉淀硬化不锈钢中夹杂物的行为,进一步提高其洁净度,采用超高功率电弧炉初炼→AOD (Argon Oxygen Decarburization)脱碳→LF (Ladle Furnace)精炼→模铸工艺制备了自耗电极,并用带压摆控制的气体保护电渣重熔炉进行重熔。采用HORIBA氧氮氢气体分析仪检测了电渣重熔前后氧、氮等含量的变化;ASPEX扫描电镜分析了夹杂物的尺寸、数目、化学成分、形貌等。结果表明,电渣重熔后15-7PH不锈钢中氧、氮含量有轻微的下降,但夹杂物的组成变化不大,主要由氮化物夹杂物(氮化铝+氮化钛)、氮化物-氧化物复合夹杂物、氧化物夹杂物、硫化物-氧/氮化物夹杂物组成,其中氮化物夹杂物尺寸最大、数量最多,明显高于其他夹杂物。电渣重熔对夹杂物的数量、尺寸有明显影响。重熔后夹杂数量大幅增加,氮化物尤为明显,但大颗粒夹杂物明显减少。氮化物夹杂物大量存在的主要原因在于钢中存在较高的Al, Ti, N等元素,而电渣过程由于熔渣吸附、部分夹杂物溶解,使大颗粒夹杂物减少,重熔过程的快速冷却抑制了夹杂物长大,最终结果是夹杂物尺寸更细小,但数量增加。     

超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的行为及其对钢组织的影响

针对RH精炼并结合典型的渣-钢化学平衡实验,研究了超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的变化以及钢包顶渣组成对钢中夹杂物的影响. 用激光共聚焦高温扫描显微镜在线观察了再加热过程中钢的微观组织变化,讨论了夹杂物对钢的晶粒长大的影响. 结果表明,本实验条件下精炼前钢中夹杂物是以Fe-Mn氧化物为主的复合夹杂,夹杂物数量和大小受渣碱度、Al2O3含量及CaO/Al2O3比值的影响较大,当碱度为1.5及Al2O3含量为20%时,夹杂物数量最少. 以成分优化的钢包渣与精炼末期钢样进行的平衡实验显示,夹杂物为Al2O3-MgO或Al2O3-MgO-SiO2-MnO为主的复合夹杂,随渣中w(MnO)的增加,复合夹杂中Mn含量有增加的趋势,使钢的晶粒长大过程需要更高的再加热温度. 钢样再加热后,钢中夹杂物变为以Al2O3, MgO, SiO2复合夹杂为主,三者总量占夹杂物总量的90%或以上,复合夹杂中MnO含量受加热制度影响.     

CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2系精炼渣性能研究

铝热还原制备铜铬合金时,合金中会存在气孔以及Al2O3,Cr2O3等夹杂物,采用电渣重熔工艺可有效去除气孔以及夹杂物等缺陷.根据Al2O3,Al2O3-Cr2O3以及Al2O3-CaF2等相图,选用CaF2-CaO-Al203-MgO-SiO2渣系精炼铜铬合金.测量研究了五元渣系的黏度、密度、表面张力以及电导率等性能.结果表明,当CaO/Al2O3质量百分比一定时,随着温度升高,熔渣黏度下降,电导率升高.1500℃时,黏度最低只有0.013 Pa·s,电导率可达1.22(Ω·cm)-1.随着温度升高,熔渣表面张力降低.渣样表面张力均小于0.50 N/m,密度约为2.70 g/cm3.五元渣具有较小的表面张力和良好的流动性,具有良好的精炼效果.     

高铝硅钢渣系物性对钢包衬粘渣的影响

本文研究了高铝硅钢炉渣的熔化温度、物相组成、钢包残砖粘渣层物相结构,探讨了钢包粘渣机理.结果表明,刚玉包衬发生粘渣是因为碱度2左右的CaO-SiO2-MgO-Al2O3系炉渣的熔化温度过高、粘度过大,在浇铸温度下易析出高熔点的镁铝尖晶石.提高炉渣碱度可减少甚至避免镁铝尖晶石析出,进而显著降低高铝渣熔化温度.防止钢包粘渣的合理渣系为:碱度CaO/SiO2在3～8范围,Al2O3含量在25％～40％,MgO含量在10％以下.     

低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2系精炼渣的性能

设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能. 结果表明,该渣系的熔化温度在1336~1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升. 该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.     

Dissolution of MgO in CaO–"FeO"–CaF2–SiO2 Slags under Static Conditions

The dissolution of MgO in CaO–"FeO"–CaF₂–SiO₂ slags has been studied in the temperature range 1573°–1673° K under static conditions. The concentration profiles of Mg in the product Mg_1-xFe_xO solid-solution layer as well as slag were determined by EDS analysis. From this, the diffusivities of MgO in the slag and the. interdiffusivities in solid solution were estimated. The dissolution of MgO in CaO–"FeO"–CaF₂–SiO₂ slags increased with CaF₂ content.     

超声波功率对电渣钢锭中氧化铝夹杂物分布的影响

采用自行设计的带超声波振动的电渣炉,研究了超声波功率对轴承钢中氧化铝夹杂物分布及去除的影响. 结果表明,电渣重熔过程中超声波功率从0增至400和700 W,钢锭中的夹杂物最大尺寸分别是40, 36和14 mm,功率增至1000 W时,夹杂物最大尺寸增至36 mm. 电渣重熔过程中无超声波时,钢锭中夹杂物在试样边部与中心部位聚集,边部聚集尤为严重. 超声波功率增加,夹杂物聚集逐渐减弱直至均匀分布. 超声波去除夹杂物主要是其空化和声流效应改善了渣-金间反应的动力学条件,使夹杂物均匀分布于钢锭中. 但超声波功率过高会降低渣-金间的反应速率,引起金属熔池扰动,降低电渣精炼能力.     

Role of graphite on the corrosion resistance improvement of MgO–C bricks to MnO-rich slag

In order to clarify the effect of graphite content on the corrosion behavior of MgO–C refractories immersed in MnO-rich slag, the MgO–C refractory samples bearing 5 wt%, 10 wt% and 15 wt% graphite were prepared, and exposed in the slag composed of 40 wt% CaO, 40 wt% SiO₂ and 20 wt% MnO. The results show that metallic Mn particles and (Mg,Mn)O solid solution are formed at the slag/refractories interface. Whereas, no dense layer is formed by (Mg,Mn)O solid solution at the interface. The decrease in MnO content of slag is mainly attributed to the reaction with graphite to form liquid Mn. The graphite is found in the slag, and dissolved in the form of oxidation. The poor wetting limits the contact area of graphite and slag, reducing graphite oxidation and decarburized area. The graphite does not become the passage for slag to penetrate into the refractories due to the oxidation. On the contrary, the dissolution of MgO in slag is faster than graphite, thus is mainly responsible for the degradation of refractories. As a result, MnO and MgO contents change less in the slag contacted with the refractories bearing higher graphite content.     

影响镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的因素

研究了镁碳耐火材料中镁砂原料的种类和碳含量 ,渣剂的有无及碱度 ,炉内气氛以及是否加铝脱氧等因素对镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的影响。结果表明 :(1)在w(C) =10 %～ 2 0 %范围内 ,随着碳含量的降低 ,形成的MgO致密层越完整 ,且厚度增加 ;(2 )Mg(g)氧化形成MgO致密层的氧是由熔渣通过熔融金属提供的 ,凡是影响熔渣和熔融金属中氧活度的因素 ,都会对MgO致密层的形成产生影响 ;(3)炉内气氛对MgO致密层的形成没有明显的影响 ;(4)与电熔镁砂相比 ,使用烧结镁砂为原料时 ,耐火材料表面更容易形成MgO致密层。     

Experimental Study Refining on Composition Slag Containing Optimization for BaO

Laboratory study; was carried out on deep desulfurization of molten steel by CaO-Al2O3 based refining slag containing BaO at 1873K to achieve lower sulphur level in steel. A mathematical model of desulfurization was established with the methodology of quadratic orthogohal regression. According to the modle, the influence of AlO3/CaO, MgO, CaF2, BaO in slag on desulfurization rate was analyzed. The results showed that the desulfurization rate almost linearly decreased with the increase of Al2O3/CaO and it increased firstly then decreased when MgO and BaO content increased respectixely, yet the trend is on the contrary as CaF2 content increased. Based on the comprehensive analysis, the optimum composition of the refining slag was achieved under the experimental conditions.