含钛炉渣碳热还原热力学计算

对含钛炉渣碳热还原过程进行了详细的热力学计算分析,结果如下:含钛炉渣碳热还原过程中Ti O_2被还原成一系列钛的低价氧化物,TiO_2转变为Ti_3O_5的开始温度为1 359 K,之后可能形成Ti_2O_3和TiC_xO_y,最终形成TiC;含钛炉渣中CaO、MgO和Al_2O_3不与C发生反应;Fe_2O_3、V_2O_5、Mn O和SiO_2可以被C还原,且还原难度依次增加;早期形成的TiC可能与TiO_2发生反应,形成Ti_3O_5等低价化合物;含钛炉渣中CaTiO_3不直接与C发生反应,CaTiO_3熔融后被C还原为TiC。热力学计算为分析含钛炉渣中各种矿物在碳热还原过程中的转变过程提供了重要依据。     

高炉炉缸区钒氧化物的还原试验

炉缸区钒氧化物的还原对钒的收得率具有重要影响。通过研究炉渣成分和温度对钒氧化物还原的影响,结果表明:二元碱度对钒氧化物还原影响显著,钒氧化物的还原率随着二元碱度的增加而增加;MgO、Al_2O_3含量增加,钒氧化物的还原率先升高后降低;TiO_2含量增加,钒氧化物的还原率降低,且TiO_2含量超过11%时钒氧化物的还原率大幅降低;钒氧化物的还原率随着温度的增加而升高。当承钢高炉渣的二元碱度1.2、Al_2O_3含量14%、MgO含量10%、TiO_2含量9%、炉渣温度控制1 500℃时,钒氧化物的还原达到最佳,还原率达到90%左右。     

电渣冶金熔炼Fe-Cr-Al高温合金抑制镧、铈稀土氧化的研究

依据炉渣结构的分子和离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO-CaF_2-Ce_2O_3-La_2O_3八元渣系的活度计算模型.研究了不同温度下稀土氧化物活度之比值与稀土活度的关系.分析了在2023K下,炉渣中w(FeO)、w(MgO)、碱度对氧化亚铁、镧铈稀土氧化物活度的影响,探究防止稀土元素被氧化的热力学条件.通过计算得出,适当地降低w(FeO)、增加w(MgO)可以抑制镧铈稀土被氧化,而总体来看碱度对抑制稀土的氧化影响较小.     

攀钢含钒钛转炉渣造渣制度和提高炉衬寿命的研究

本文主要描述了围绕提高攀钢转炉炉龄所进行的实验室工作,阐明了CaO-FeO_n渣系中V,Ti氧化物对MgO饱和度及白云石材料溶蚀速度的影响,并得出:降低炉渣对耐火材料的浸蚀能力需适当提高渣中SiO_2/Al_2O_3比和MnO+MgO量。 文章还对Al_2O_3在炉渣中的作用进行了简要说明。     

Al_2O_3和MgO对炉渣热焓的影响及热力学分析

为了研究Al_2O_3和MgO对炉渣热焓、Al_2O_3和MgO活度及炉渣液相区的影响,以酒钢高炉炉渣成分为基础,通过Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的热焓、活度和液相区变化。结果表明,随着Al_2O_3和MgO含量的增大,炉渣热焓值均逐渐增大,Al_2O_3和MgO在炉渣液相中的活度也逐渐增大。炉渣液相区随着Al_2O_3和MgO含量的提高及温度的升高而扩大,根据炉渣实际成分,当Al_2O_3含量低于10%,适当降低碱度和MgO含量可扩大炉渣液相区,当Al_2O_3含量大于10%时,提高碱度和MgO含量有利于液相区的扩大。     

电热合金钢0Cr21Al6NbRE电渣重熔用渣的研究

研究了电热合金钢OCr21A16NbRE电渣重熔用渣70%CaF_2-25%Al_2O_3-5%CaO在正常重熔制度下(A=2 800 A,V=30 V)液态炉渣自然冷却与经过渣钢反应后冷却至固相渣的各部位成分与物相,分析了钢液中稀土元素的烧损。结果表明,液渣冷却的固相中不含稀土元素,其成分点位于CaF2-CaO·2Al_2 0_3-Ca0·6Al_20_3组成的子三角形内,各层化学成分和物相不同,但以CaF_2为主。炉渣经渣钢反应后可分为五层,颜色、物相各不相同;CaF_2含量最高部位在上两层,Al_2O_3含量从无到有逐层升高;各层均检测到稀土氧化物,中间层及最底层(钢液滴落处)含量较高,稀土相中以铈镧的铝酸盐(Ce,La)_x(AlO_2)_y为主相,该相结构致密硬度高。计算表明,在中下层区域,炉渣氧化性较强,钢中稀土元素主要在此部位被氧化。增加渣中Y203量有利于提高电渣锭中稀土元素Y的含量。     

高碳锰铁生产中炉渣的物理化学性质

评述了已发表的涉及MnO—MgO—CaO—Al_2O_3—SiO_2渣系的液相线温度,电导率和粘度等物理化学性质。提出了每种氧化物对不同物化性质的影响,并阐明了这些炉渣性能对生产过程中的作用。锰矿中含有的脉石氧化物影响着生产中炉渣的最终组成,从而影响着生产过程,这点通过所产生的炉渣物化性质来说明。     

从炉渣离子理论计算的硫分配比看攀钢钒钛铁矿中TiO_2的属性

采用攀钢高炉炉渣一个典型数据,按炉渣离子理论对硫分配比进行计算。TiO_2作为酸性氧化物,硫分配比为9.1;TiO_2作为碱性氧化物,则硫分配比为60.7。高炉生产实践得到的硫分配比一般不大于10,因之可以相信,TiO_2在高炉渣内呈酸性,不可能是碱性氧化物。 对攀钢钒钛铁矿,计算自熔性的碱度应采用CaO％+MgO％/SiO_2％+Al_2O_3％+TiO_2％,因而该矿是酸性矿,不可能是半自熔性矿。     

含钛渣对高炉炉缸耐火材料侵蚀的影响

为明确含钛高炉渣对炉缸用耐火材料侵蚀的影响,通过动态侵蚀试验研究了高炉炉缸用碳复合砖和刚玉砖在CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3-TiO_2渣中的侵蚀行为。结果表明:炉渣向碳复合砖基体的渗透、碳复合砖中的组元在渣中的溶解以及碳复合砖与炉渣的反应等综合作用最终导致了碳复合砖的破损。刚玉砖在含TiO_2炉渣中的侵蚀主要由炉渣的渗透以及刚玉砖的溶解造成。XRD结果表明:碳复合砖侵蚀面的物质主要由C、Al_2O_3、黄长石、镁铝尖晶石、铝酸钙、Cr_7C_3和TiC组成,刚玉砖侵蚀面物相主要由Al_2O_3、SiC、镁铝尖晶石、黄长石和TiC组成。通过对比碳复合砖和刚玉砖在含TiO_2炉渣中的侵蚀行为,可以发现由于碳复合砖中存在较多的碳和碳化硅等物质,使得碳复合砖具有较好的抗渣侵蚀能力。     

高炉酸性渣的脱硫能力和硫的挥发(下)

(5)炉渣粘度的影响各种氧化物对酸性渣和碱性渣的脱硫能力的不同影响,是由于这些氧化物对于作为脱硫剂的炉渣的活泼性——化学活泼性和以炉渣粘度表示的物理活泼性——的作用不同而引起的。炉渣粘度对于硫通过金属——炉渣系统的交界处的速度起重大影响,而硫的通过作用应当被认为是脱硫反应的「控制」环节的。在炉渣脱硫能力和炉渣粘度之间存在着反比关系。在炉渣成份变化(n=0.5-1.25、Al_2O_3=5-20%)和温度变化(1450°-1600℃)的一定范围内,     

应用氧浓差电池研究炼钢炉渣的氧化性

在实验室条件下,应用氧浓差电池测定了炼钢炉渣氧分压。以测出的炉渣氧分压表示炉渣氧化性,既能在生产过程中迅速得到结果,又能真正表示出炉渣氧化能力。在一定温度下,炉渣中游离的FeO和Fe_2O_3的氧分解压以及从炉气进入而单独存在于渣中的氧,构成炉渣氧分压。CaO、MgO、Al_2O_3和siO_2氧化物的氧分解压很低,对炉渣氧分压的影响可不考虑。将装有待测渣样的小型铂坩埚装入钼丝炉中,待渣样熔化、温度稳定后,插入氧浓差电池直接测定炉渣氧分压。测定结果表明,在氧化性气氛和还原性气氛下,除渣中(％ΣFeO)对炉渣氧分压有影响外,炉气成分是最主要的影响因素。在氩气气氛下,炉渣氧分压随渣中(％ΣFeO)的增加而有明显的增加。     

喷射冶金钢包内熔渣的变化

喷射冶金包内熔渣是钢—渣—包衬等多相反应的产物。钢渣中含有多种组元,其中氧化物为CaO、SiO_2、Al_2O_3、MnO、FeO、Fe_2O_3、P_2O_5等;硫化物为CaS、MnS、FeS;氟化物为CaF_2。另外冶炼钒、钛稀土钢时,渣中还含有TiO_2、V_2O_5、稀土氧化物、稀土硫化物,稀土硫氧化物等。所以说熔渣是一种多组元的熔体。喷射冶金,喷射后包内形成的熔渣是来自多方面元素熔合而成的。其中有出钢时带入的原炼钢炉渣;有喷吹时形成的熔渣;还有少部分包衬熔蚀下来的耐火材     

二元碱度与Al_2O_3对酒钢炉渣流动性的影响

为明确二元碱度和Al_2O_3对酒钢炉渣冶金性能的影响机理,基于酒钢高炉渣的实际成分,通过粘度实验研究了二元碱度和Al_2O_3对炉渣粘度及熔化性温度的影响。实验结果表明:炉渣粘度随着渣中二元碱度的增大而降低,随着渣中Al_2O_3含量的增加而增大;炉渣的熔化性温度则随着渣中二元碱度和Al_2O_3含量的增加均呈升高的趋势。为保证酒钢炉渣具有良好的流动性,炉渣的二元碱度可控制在1.05~1.10,Al_2O_3含量应控制在8.0%~12.0%。     

钒在高炉炉渣中还原过程的研究

钒钛磁铁矿中的钒主要是以V尖晶石的形态存在。热力学计算表明：钒氧化物的还原在铁氧化物还原完成后才能开始进行,高炉渣内的V只能用C直接还原。对V在高炉炉渣中的还原过程进行了研究,找出了炉渣温度、炉渣CaO／SiO2、MgO、Al2O3和TiO2含量对V还原过程的影响。     

含钒钛铁水转炉炼钢终渣成分控制研究

针对重钢含[V+Ti]0.28%的铁水在转炉冶炼过程中,由于钒、钛氧化物的作用,使其炉渣完全熔化温度较普通铁水低、引起炉衬侵蚀严重、炉龄降低的问题,开展了控制炉渣中TFe含量调整炉渣熔化性温度的相关研究。在实验室研究了不同碱度下,含一定钒、钛氧化物的炉渣TFe含量与炉渣完全熔化温度的关系,得出与普通铁水炉渣过热度相当的合适TFe含量控制范围,并对其进行工业性生产试验。结果表明:当含V_2O_5+TiO_2为4%、R=4.5的炉渣、TFe控制在21%、MgO为9%时,炉渣过热度可达与普通炉渣相当,并同时满足高效脱磷率的要求。     

改善高炉高Al2O3低(MgO)/(Al2O3)渣系流动性研究

针对国内高炉炼铁原料中Al_2O_3含量不断提高和高炉炉渣中(MgO)/(Al_2O_3)偏高的情况,通过相图分析和对比高(MgO)/(Al_2O_3)和低(MgO)/(Al_2O_3)渣的炉渣粘度和熔化性温度,提出了当高炉采用低(MgO)/(Al_2O_3)渣制度时应采取的冶炼措施。分析表明,炉渣中MgO含量低时,可以通过适当提高二元碱度和炉渣过热度的方法保证炉渣的流动性,但二元碱度不易超过1.25,否则炉渣熔化性温度超过1 380℃,高炉操作抗波动能力下降。     

酒钢高炉炉渣熔化温度与流动性研究

为了研究二元碱度、MgO含量和Al_2O_3含量对酒钢高炉炉渣流动性及熔化温度的影响,以酒钢高炉炉渣为基础,运用Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的黏度和熔化温度。根据计算结果,分析了二元碱度、MgO含量和Al_2O_3含量对炉渣黏度和熔化温度的影响规律。结果表明,当前酒钢高炉炉渣化学稳定性良好。为使炉渣具有良好的流动性和熔化温度,酒钢高炉炉渣二元碱度应控制在1.05左右,MgO含量在8%~10%以上较为适宜,Al_2O_3含量应不超过10%。     

含钛高炉渣熔化性研究

以高炉渣为主要原料,配入Ca(OH)_2、SiO_2、Al_2O_3和TiO_2化学试剂调整炉渣的组成,应用炉渣熔化特性测试仪半球点法,研究了含Al_2O_3 14.6%～17.6%、TiO_2 5%～7%高炉渣的熔化特性。结果表明:随着碱度的升高,炉渣的熔化性温度明显升高;TiO_2含量增加,炉渣的熔化性温度相应降低;适当提高渣中MgO的含量,可避免因Al_2O_3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度为1320～1420℃,熔化性良好。     

国内外高炉炉渣(MgO)/(Al_2O_3)的对比分析

针对国内高炉炉渣(Mg0)/(Al_2O_3)偏高的现状,通过与国外典型高炉炉渣(MgO)/(Al_2O_3)的对比,分析了国内高炉(MgO)/(Al_2O_3)高的原因。提出了在实现高炉冶炼稳定顺行的前提下,既满足炉渣的黏度要求,又合理使用资源、最大限度节约资源,降低工序能耗和成本的适宜(MgO)/(Al_2O_3)操作的理论依据。     

CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO渣系物相组成的热力学计算

在含铬铁水转炉冶炼过程中,Cr很容易被氧化成Cr_2O_3进入渣中,并与渣中其他成分反应生成高熔点含铬尖晶石。采用FactSage热力学软件计算了CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO转炉渣系在冶炼温度1 300～1 700℃下的物相组成,研究了Cr_2O_3、FeO和碱度对炉渣中尖晶石相含量的影响规律。研究结果表明,温度和渣系成分都会影响炉渣的物相组成。渣系中含有Cr_2O_3时,物相中均含有MgCr_2O_4、FeCr_2O_4和MgFe_2O_4尖晶石相,尖晶石相的总含量随着Cr_2O_3和碱度的增加而增加,随着炉温的升高而减少。温度为1 300～1 500℃时,炉渣中尖晶石含量随着FeO的增加而增加;温度为1 500～1 700℃时,尖晶石含量随着FeO的增加而略有减少。在温度小于1 500℃的转炉冶炼前中期,炉渣物相组成中尖晶石相所占比例较大,易造成化渣不良或者炉渣粘稠,影响转炉冶炼工艺的顺行。