铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响

为对高温基础特性有一个更好了解以便指导烧结配矿、提高烧结矿质量，通过试验研究并测定了包括低硅矿在内的10种铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度和铁酸钙生成量等高温烧结特性，在此基础上，分析探讨了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响。研究表明，烧损(LOI)值越高，同化温度越低，但LOI值过高会使得液相流动性和黏结相强度降低；Al₂O₃质量分数的增加会使同化温度下降、黏结相强度和铁酸钙生成量增加，而液相流动性随着Al₂O₃质量分数的增加先升高后降低，Al₂O₃质量分数位于1.0%～1.5%范围内液相流动性指数较高；黏结相强度和铁酸钙生成量随着铁矿粉中SiO₂质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势，SiO₂质量分数低于6.0%时，随着SiO₂质量分数增加，同化温度下降。研究结果对探究铁矿粉高温基础特性的影响因素具有一定的参考意义。     

烧结工艺中复合铁酸钙黏结相的研究进展

铁矿石烧结工艺是钢铁流程不可或缺的环节,铁酸钙作为烧结矿中最主要的黏结相,对烧结工艺及烧结矿冶金性能具有重要影响。综述了铁矿石烧结工艺中铁酸钙黏结相及其复合体系的化学组成、形成机理、还原机理和脉石成分对其影响等方面的研究进展。铁酸钙的化学组成取决于烧结矿中的Fe、Ca、Si、Al等元素的含量,复合铁酸钙(SFCA)可用通式xFe₂O₃·ySiO₂·zAl₂O₃·5CaO表示,且满足x+y+z=12;铁酸钙的生成机理受脉石成分之间的化学反应、不同温度和气氛条件下相变过程的影响,对生成机理的研究对于控制烧结矿中黏结相含量具有关键作用;铁酸钙的还原路径受黏结相组成、还原温度、气氛组成等影响,四元复合铁酸钙的还原路径暂时缺乏研究,还原机理的研究对于提高铁矿石冶炼效率和降低能耗具有重要意义;脉石材料是影响铁酸钙形成和还原的重要因素,SiO₂、Al₂O₃、MgO等可改变铁酸钙的晶体结构及其生成和还原机理。最后,基于当前铁酸钙...     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

烧结用生石灰所含杂质对其消化性能的影响

采用恒温量热法,针对实验室煅烧的各种生石灰试样,研究其所含SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质对消化性能的影响规律,并选用烧结现场使用的五种生石灰对研究结果进行验证.研究发现:生石灰的消化放热量与其CaO含量呈正相关关系,并随SiO₂、Al₂O₃和MgO含量的增加而下降;SiO₂、Al₂O₃和MgO杂质对生石灰消化速率有重要影响,当SiO₂质量分数增加至1%水平时,生石灰消化速率的降幅较大,之后则缓慢降低;少量的Al₂O₃对生石灰消化速率影响较小,但当Al₂O₃质量分数超过2%时生石灰消化速率急剧下降;随着MgO含量的增加,生石灰消化速率显著降低.      

响应面-满意度函数法优化烧结配矿

烧结配矿效果的好坏直接影响烧结矿的产质量和成本,甚至影响到高炉冶炼技术经济指标。为了探究原料成分配比与烧结矿质量多指标的综合关系,提出一种基于响应面-满意度函数法的烧结原料配矿优化方法。采用响应面法Box-Behnken设计(RSM-BBD),以氧化镁的质量分数w(MgO)、氧化铝的质量分数w(Al₂O₃)、碱度R(w(CaO)/w(SiO₂))为自变量,以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标为因变量,建立响应面回归模型,分别研究3个因素及其交互作用对赤铁矿型烧结矿低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标的影响;在此基础上,再结合满意度多目标优化法,以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量的整体满意度为目标,构建响应面Box-Behnken整体满意度函数模型(RSM-BBD-DFA)优化烧结配矿。试验结果表明,各因素对低温还原粉化指数、铁酸钙含量的影响显著程度大小为w(MgO)>R>w(Al₂O₃),对气孔率的影响显著程度大小为w(Al₂     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣对Al2O3的溶解

为了控制低碳铝镇静钢中Al₂O₃夹杂物,并提升渣系对Al₂O₃夹杂物吸附能力,采用FactSage 8.1模拟计算CaO-SiO₂-Al₂O₃-5%MgO-5%FeO渣系的等黏度图和等ΔC/η(ΔC=C■-C■,η为渣的黏度)值线图。根据模拟计算图选取合适的五元精炼渣做Al₂O₃的吸附试验,试验研究了Al₂O₃在CaO-SiO₂-Al₂O₃-5%MgO-5%FeO渣系中的溶解速率,讨论了Al₂O₃棒浸入深度、直径、转速、渣成分以及温度对Al₂O₃溶解速率的影响,求解了Al₂O₃在溶解过程中的活化能。最后,采用场发射扫描电子显微镜(Apreo S HiVa...     

铁矿石同化性能试验研究与配矿优化

本文以安钢常用铁矿石为研究对象,利用偏光显微镜和矿石高温基础特性测定仪研究了铁矿石的原矿矿相结构和同化性能,从矿相结构和化学成分分析了影响铁矿石同化性能的因素,并进行了烧结配矿优化。结果表明：铁矿石同化性与铁矿石矿相结构密切相关;铁矿石同化性能与其烧损值呈正相关,烧损越大,其同化性能越好;铁矿石中SiO₂质量分数越高,铁矿石同化温度越低,同化性能越好;当铁矿石中MgO的质量分数较高时会恶化铁矿石同化性能;Al₂O₃质量分数对矿石同化性的影响因矿石类型而不同。经过配矿优化后,混合矿同化温度调整至适宜的同化区间内,烧结成品率和转鼓强度分别提高1.33%和1.98%,烧结矿冶金性能指标变优。     

基于熔渣结构的多元渣系黏度模型

黏度是冶金熔渣的基本物理性质,其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等冶炼过程。通过深入探索熔渣黏度与其结构的关系,在分析熔渣黏度与其(NBO/T)比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上,本文提出基于（NBO/T）比值的多元熔渣黏度计算模型。首先建立SiO₂–∑M_xO简单渣系的黏度计算模型,通过拟合纯氧化物和SiO₂–M_xO二元渣系的黏度数据得到模型参数,拟合平均误差在9%～18.5%之间;随后将该模型扩展至SiO₂–Al₂O₃–∑M_xO多元渣系的黏度计算,针对Al₂O₃在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点,在计算SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系黏度时,将其中的Al₂O₃拆分为酸性物质和碱性物质来计算（NBO/T）比值和黏度活化能。在SiO₂–M_xO二元系模型参数的基础上,通过拟合SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系的黏度数据得到含Al₂O₃渣系的模型参数,拟合平均误差在10%～25%之间。利用该模型计算了SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–FeO–Na₂O–K₂O–Li₂O–BaO–SrO–MnO多元复杂渣系及其子体系的黏度值,计算平均误差在25%以内,取得了较好的预报效果。本模型基于熔渣结构理论,并借鉴了经验模型的数据处理方式,在预报效果和适用范围上都优于传统经验模型,在计算方式上比结构模型要简单。      

B2O3作助熔剂对CaO基精炼渣系熔化温度的影响

研究了B₂O₃对低碱度[(CaO)/(SiO₂)=3～4]和高碱度[(CaO)/(SiO2)=5～7.5]两个系列CaO基精炼渣熔化温度的影响。结果表明,用B₂O3比用Al₂O₃和CaF₂更有效降低CaO基精炼渣系的熔化温度,对低碱度渣系,B₂O₃替代渣中的部分CaF₂、Al₂O₃以及SiO₂,都能有效降低渣的熔化温度;对高碱度渣系,B₂O₃替代CaF₂作助熔剂时,可实现在高(CaO)/(SiO₂)和(CaO)/(Al₂O₃)下造具有超低熔化温度的CaO基精炼渣,既可提高造渣速度,又可提高渣的脱硫磷能力和吸收硅、铝脱氧产物的能力。     

电铝热法冶炼钒铁渣熔化性能

利用Fact Sage热力学软件Phase Diagram和Equilib模块分别计算了CaO含量对CaO-Al₂O₃-22% MgO-1% SiO₂-2% FeO系液相线的影响以及CaO、调渣剂CaF₂和B₂O₃单独或复合添加对Al₂O₃-MgO-25% CaO-1% SiO₂-2% FeO系1700℃液相量的影响.通过差热分析测定了现场实验炉渣的熔化开始温度和结束温度,验证了理论计算变化规律.结果发现:电铝热法生产FeV的炉渣中CaO质量分数应该控制在25%左右,此时熔化性能较好;调渣剂CaF₂的调渣效果好于B₂O₃,且Al₂O₃/MgO质量比较高时二者不能复合使用;考虑到工业应用效果和环境保护,CaF₂添加量应控制在2%~5%.      

巴西矿和澳矿的烧结性能试验

采用微型烧结法对河钢常用进口铁矿粉的烧结基础性能进行了测试,并与单烧矿质量进行了对比分析。结果表明：巴西矿粉的同化性能差,粘结相强度高;澳洲矿粉的同化性能好,粘结相强度差。SiO₂含量高、Al₂O₃含量低的进口赤铁矿,其液相流动性强,SiO₂含量高的进口赤铁矿的SFCA生成能力强。矿粉的粘结相强度高,其单烧矿的转鼓指数较高;SFCA生成能力适宜,其烧结成品率较高;同化性能强,其单烧矿的还原性较强。     

铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析

烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料,烧结矿质量将直接影响高炉冶炼及炼铁工序的经济技术指标.因此,基于铁矿粉的高温特性进行优化配矿从而改善烧结矿的产质量对于炼铁工序节能增效具有十分重要的现实意义.铁矿粉的液相流动性是非常重要的烧结高温特性指标,适宜的液相流动性可以使烧结矿获得较高的固结强度.本文模拟实际烧结黏附粉层中铁矿粉颗粒与钙质熔剂质点的接触状态,采用FastSage热力学计算和微型烧结可视化试验方法研究了固定CaO配比条件下铁矿粉的液相流动性及其主要的热力学液相生成特征影响因素.研究结果表明,采用固定CaO配比与固定碱度的熔剂配加方式下,铁矿粉的液相流动性规律明显不同.铁矿粉的液相生成量是影响其液相流动性的最主要液相生成特征因素,液相生成量越多则铁矿粉的液相流动性指数越大.铁矿粉液相流动性的配合性机制是基于其液相生成量的线性叠加原则.脉石矿物含量将在一定程度上影响铁矿粉的液相流动性,随着SiO₂含量的升高铁矿粉的液相生成量减少,从而导致液相流动性指数显著降低;而Al₂O₃含量增加,液相流动性指数略有升高.      

铁矿粉烧结基础特性之同化性研究进展

烧结矿在中国高炉的入炉炉料中所占比例为70%左右,烧结工序能耗占钢铁生产能耗的8%～10%,合理优化烧结配矿过程有利于钢铁企业增产降耗。利用铁矿粉烧结高温基础特性指导优化配矿更符合生产实际,基础特性中的同化性反映铁矿粉与CaO熔剂形成液相的难易程度,影响烧结矿的矿物组成、冷态性能及冶金性能,近年来相关研究取得了较大的进展。首先总结了铁矿粉同化性的研究历程,以及当前同化性检测的方法及设备,探讨了各种方法的优缺点,随后分析了不同铁矿粉化学成分等对最低同化温度的影响。结果表明,随着SiO₂、Al₂O₃含量的增加,最低同化温度先降低后升高;MgO、(Al₂O₃+SiO₂+MgO)含量的增加使最低同化温度升高。对不同含铁矿物而言,一般表现为褐铁矿同化性优于赤铁矿,磁铁矿的同化性最差。最后,在前人研究的基础上,基于烧结工艺、优化配矿以及实践经验,总结并探讨了现阶段存在的问题,并尝试提出了未来相关研究的方向。     

Cr5大型锻钢轧辊探伤缺陷的形成机理及控制

 以Cr5大型锻钢轧辊探伤缺陷为研究背景,通过对轧辊探伤不合缺陷部位进行解剖取样,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)确定探伤缺陷类型,并对合金炉→LF→VD→VC冶金过程进行跟踪取样溯源,分析冶金过程中夹杂物成分、形貌以及尺寸的变化,并结合FactSgae 8.1软件对导致探伤不合缺陷的形成机理进行了理论计算。研究结果表明,Cr5锻钢轧辊探伤不合格的缺陷主要由呈线性聚集的SiO₂-MnO-Al₂O₃大尺寸夹杂物组成,单个夹杂物尺寸可达200 μm,缺陷夹杂物成分与浇注前SiO₂-MnO-Al₂O₃夹杂物的成分一致。在合金炉出钢前发现大量的SiO₂-MnO-Al₂O₃型夹杂物,在LF精炼过程中没有得到完全去除,而VD过程大搅拌条件下进一步使得SiO₂-MnO-Al₂O₃大颗粒夹杂物卷入钢液。因SiO₂-MnO-Al₂O₃夹杂物与钢液的接触角过小,与钢液具有良好的润湿性,精炼过程中不易上浮去除,凝固过程中聚集并残留于钢锭中形成聚集性的大颗粒夹杂物区域而导致锻钢轧辊探伤不合。热力学计算表明,在Cr5轧辊目标成分下,当钢液铝质量分数为0.003%以下且氧质量分数为0.015%以上时,SiO₂-MnO-Al₂O₃液态夹杂物稳定存在;随着铝含量不断上升,SiO₂-MnO-Al₂O₃液态夹杂物相区稳定存在所需的溶解氧含量不断升高;当钢液的铝质量分数达到0.023%以上,液态夹杂物完全消失。在实际生产过程中将合金炉出钢前及在后续工序中钢液的铝质量分数控制为0.023%以上可使SiO₂-MnO-Al₂O₃液态夹杂物改性为Al₂O₃或富含Al₂O₃的夹杂物,易于上浮、吸收并去除,有效减少了Cr5锻钢轧辊的废损率。     

铝脱氧钢中尖晶石夹杂物的生成与转变

研究了140 t LD-LF-RH-CC流程冶炼超低氧钢时精炼过程铝脱氧钢中夹杂物的变化。试验钢出钢过程加足够的铝脱氧,以尽快降低钢液中溶解氧。为使Al₂O₃转变为钙铝酸盐夹杂,选用CaO-Al₂O₃精炼渣系,渣中含3.00%～8.42%SiO₂。结果表明,精炼时钢液中夹杂物的变化趋势为:纯Al₂O₃→尖晶石夹杂→CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂物,炉渣中8.42%SiO₂炉次夹杂物转变慢于3.00%SiO₂炉次;当炉渣CaO/Al₂O₃为1.60时,钢中夹杂物大多转变为低熔点CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂。精炼渣的成分控制应为(%):55～60CaO,35～40Al₂O₃, 5～10MgO。     

Q235钢中夹杂物演变规律和生成机理分析

 为了更好地控制Q235钢中非金属夹杂物的种类和数量,提高钢的冲击韧性,采用自动扫描电镜分析了Q235钢中非金属夹杂物在LF精炼、中间包和连铸坯中成分和形貌的演变规律。采用FactSage热力学软件对钢中各类夹杂物的生成机理进行了分析。研究发现,钢中非金属夹杂物的演变规律为均相的SiO₂-MnO夹杂物→均相的SiO₂-Al₂O₃-MnO-TiO_x夹杂物→双相的Al₂O₃-SiO₂-CaO包裹着MgO·Al₂O₃类夹杂物→多相的TiO_x-SiO₂-Al₂O₃-CaO-MnO-MnS夹杂物。样品冷却过程中均相的SiO₂-MnO夹杂物发生相变析出纯SiO₂导致在LF精炼初期钢中出现双相SiO₂-MnO类夹杂物。加入的硅钙钡合金中铝含量较高,导致液态夹杂物在钢液中析出MgO·Al₂O₃,以及在LF出站钢样品中出现双相的Al₂O₃-SiO₂-CaO包裹着MgO·Al₂O₃类夹杂物。含钛的夹杂物在连铸坯凝固冷却过程会析出纯的Ti₃O₅,并且钢中还会析出MnS析出相,因此连铸坯中存在多相的TiO_x-SiO₂-Al₂O₃-CaO-MnO-MnS夹杂物。     

石油套管钢管壁内缺陷的形成机理

针对某石油套管钢管壁内缺陷,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)分析,并结合FactSage8.0软件计算进行研究,结果表明缺陷纵向面主要由浅条纹及深条纹组成,浅条纹处存在大量MgO·Al₂O₃夹杂物,深条纹处有大量的Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃·SiO2等夹杂物聚集在一起.缺陷横截面上的夹杂物主要为Ca O·Al₂O₃·SiO₂、CaO·Al₂O₃·MgO和CaO·Al₂O₃·MgO·SiO₂3类.推测钢管壁内缺陷形成机理主要为：(1)大包钢水在浇注末期钢水卷带钢包渣进入中间包钢水中,该渣滴随后吸附钢中高Al₂O₃含量的微细x Al₂O_3<...     

TiO2-Al2O3-CaO-SiO2低碱度高钛渣熔体黏度特性

研究了TiO₂含量、Al₂O₃含量以及二元碱度(CaO/SiO₂)对TiO₂-Al₂O₃-CaO-SiO₂低碱度高钛渣黏度的影响.实验采用旋转柱体法在1633-1873K温度范围内对渣系熔体黏度进行了测量.当TiO₂质量分数为23%-43%、Al₂O₃质量分数为3%-12%和二元碱度为0.3-0.7时,钛渣熔体黏度随TiO₂含量和碱度的增加而降低,随Al₂O₃含量的增加而增加.通过对转底炉-电炉熔分过程渣系脱硫能力计算,得知在低碱度高钛渣中TiO₂属于酸性.依据黏度测量数据和对TiO₂属性的界定,通过修正Urbain模型建立了低碱度高钛渣的熔体黏度预报模型.模型预测结果误差为11%,证明新模型对于低碱度高钛渣的黏度具有良好的预报效果.