渣的粘度和润湿性与石墨的关系

为了提高COREX(?)工艺操作中的脱硫量和改进其出渣时的渣流动性,在1400℃～1540℃的温度变化区间,测量了含CaO25%～40%、SiO_235%、MgO10%～25%和Al_2O_312%的渣的粘度,以此作为碱度[B=(%CaO+%MgO)/%SiO_2]和MgO含量的函数。在冷却状态下,由于临界温度的出现,渣粘度因固体颗粒的沉淀而突然增大。与粘度变化相关的临界温度,随MgO含量增加到20％后而降低,但此后,转而增高。在临界温度以上,粘度由于渣碱度和MgO含量(达20％)增高而降低。根据测定的最低的COREX(?)工艺操作温度,讨论了渣组成对粘度的影响。通过实验也推导出粘度、渣组成和温度之间的关系。在1550℃条件下,通过研究渣与石墨之间的润湿性,以了解在出渣期间,碳与熔渣一同排出的原因。随着炉渣碱度和MgO含量的增加,CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3渣系统与石墨之间的接触角略有减小,而且它们的值在非润湿性范围内。然而在同等碱度和MgO含量条件下,在给定的渣系统中添加FeO会引起接触角的显著减小。由于渣与石墨之间的化学反应以及碱度和MgO含量的增加,则会发现润湿性会极大地增强。     

炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系粘度的影响

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773 K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度. 利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w(CaO)/w(SiO2)], MgO, TiO2, Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响. 结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度. 在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加. 碱度一定时,炉渣粘度随MgO, Al2O3, Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加. 当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%~6.1%、Na2O大于0.75%时,1773 K温度下炉渣粘度均小于2 Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.     

低炭MgO-C质耐火材料的抗熔渣侵蚀行为

以碱度为 3.0和 1.0的钢渣对石墨含量(w)为 0、2 %、4 %、6 %和 12 %的MgO -C质试样进行了回转抗渣试验 ,并对侵蚀后试样进行了SEM、EDAX和EPMA分析。结果表明 :当石墨含量 (w)≤6 %时 ,试样在两种渣中的侵蚀深度都随石墨含量的增加而减小 ,而当石墨含量达到 12 %时 ,其侵蚀深度又都增加 ;碱度 1.0的渣对石墨含量 (w)≤ 6 %的MgO -C材料的侵蚀严重 ,而碱度 3.0的渣对石墨含量 (w)为 12 %的MgO -C材料的侵蚀严重 ;低碱度渣中Si、Fe对MgO致密层的熔损比高碱度渣中的严重。     

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.     

酸性钒钛渣粘度及熔化性温度

用分析纯化学试剂配制酸性钒钛渣,并测定其熔融态粘度.研究了TiO2,FeO,V2O5含量以及碱度变化对酸性钒钛渣粘度及熔化性温度的影响,并用SEM分析了缓冷后熔渣的结构.实验结果表明,当TiO2含量在30%～40%,V2O5含量在1.4%～2.4%,FeO含量在4%～14%之间,碱度在0.2～0.3变化,1510℃时粘度≤0.2 Pa·s,熔化性温度在1436～1505℃.1510℃时熔渣的粘度随TiO2,FeO含量及碱度的增加而减小;熔渣的熔化性温度随TiO2含量增加而增加,随碱度的增加先减小后增加,随FeO含量增加而减小;SEM结果表明,当TiO2含量增加时,炉渣矿相由规则的细长条形向短粗无序转变.     

高铝渣的流动性和脱硫能力

采用KTH炉渣粘度模型和实验研究了高铝渣流动性与炉渣成分、温度的关系,采用多元逐步回归分析方法研究了实际生产中炉渣脱硫能力与炉渣成分、铁水成分的关系.结果表明,高铝渣中Al2O3会降低炉渣流动性,Al2O3含量低于18.5%(ω)为宜,最高不应超过19.5%(ω);渣中适量的MgO可改善炉渣流动性,宜将炉渣四元碱度控制在0.92以上,镁铝质量比控制在0.48以上,同时炉渣二元碱度不超过1.19,MgO含量不超过12.5%(ω).铁水温度和炉渣二元碱度是影响炉渣脱硫能力的主要因素,MgO含量等其他因素作用相对较小.     

刚玉尖晶石砖的抗渣性能

采用真空感应炉进行了刚玉尖晶石耐火砖的动态抗渣实验,研究了高碱度脱硫渣和铝硅镇静钢精炼渣对该耐火砖的侵蚀,分析了两种碱性渣对其侵蚀机理.结果表明,刚玉尖晶石耐火砖抗铝硅镇静钢精炼渣侵蚀性能优于高碱度脱硫渣.刚玉尖晶石耐火砖抗侵蚀性能主要受渣中氧化铝和氧化钙含量影响.高碱度脱硫渣中CaO,SiO2,CaF2含量较高,与刚玉尖晶石耐火砖中的Al2O3发生反应低熔点物质,降低了渣的粘度,侵蚀较严重;高碱度脱硫渣中Al2O3含量低,导致尖晶石中MgO直接溶解,而铝硅镇静钢精炼渣中Al2O3含量高,在MgO/渣界面形成MA尖晶石,导致间接溶解,抑制渣侵蚀.     

MgO部分稳定氧化锆陶瓷的抗渣侵蚀性研究

分别以3.5%(质量分数,下同)MgO部分稳定或4?O部分稳定的ZrO2陶瓷材料为试样,以CaO-Fe2O3-SiO2系的3种不同碱度与Fe2O3含量的渣为侵蚀剂,对试样分别进行静态和动态旋转(试样与渣的相对速率分别为0.06和0.5 m.m in-1)侵蚀试验,研究渣的碱度、流速及Fe2O3含量对材料抗侵蚀性的影响。结果发现,MgO部分稳定ZrO2材料抗渣侵蚀性较好,试样在渣线部位较严重的侵蚀归因于Marangoni效应。试样侵蚀情况与渣的碱度、成分有密切关系,高碱度渣侵蚀的方式主要是形成新的化合物而降低试样强度,中碱度或低碱度高Fe2O3渣则先将稳定剂MgO溶出,使材料遭受侵蚀的同时还发生相变化。     

添加剂对中钛炉渣性能的影响

以河北钢铁集团承德钢铁集团有限公司现场高炉渣为基准,用化学纯试剂配制渣样,考察了添加剂对中钛炉渣粘度、熔化性温度的影响. 结果表明,炉渣碱度为1.12, CaF2含量为0.5%~2%, Fe2O3含量约为5%, Al2O3含量约为13.75%, MgO含量约为13.95%, MnO含量约为5%(w)时,有利于降低炉渣粘度和熔化性温度;添加Ce2O3使炉渣熔化性温度和粘度升高,不利于生产.     

MgO对高铝钢非反应性保护渣理化性质的影响

通过钢-渣界面反应实验设计了非反应性保护渣,并采用渣柱变形法、旋转粘度计、热丝法和渣膜热流模拟仪分别研究了MgO含量对其熔融特性、粘度特性、结晶特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,实验渣系半球点温度在1060～1180℃内,且在2%～8%内平均每增加1%的MgO半球点温度升高约20℃.当MgO含量从2%增加到8%时,保护渣的粘度及粘流活化能均先下降而后陡然增大,转折点对应MgO含量为6%.增加MgO含量,非反应性保护渣晶体析出的孕育时间延长,有利于减弱高铝钢浇铸过程中渣圈的发展.随着MgO含量的增加,非反应性保护渣渣膜厚度减小、结晶率降低,渣膜传热特征时间、最大热流密度及平均热流密度均增大.     

含钒钢渣对镁碳砖的侵蚀

用感应炉浸渍试验法(熔池温度1650℃左右,侵蚀时间20min)研究了V2O5含量分别为0、1.34%、2.0%、3.15%的钢渣对镁碳砖的侵蚀。结果表明:由于V2O5降低了渣的熔化温度与粘度,含钒钢渣对镁碳砖的侵蚀性明显高于不含钒的普通钢渣,随渣中V2O5含量由0增加到3.15%,镁碳砖的熔损指数由14.3%上升到42.9%,渗透深度比采用普通钢渣时提高1.2倍。渣中V2O5和TiO2随液相渗入砖中,一部分与基质中的碳反应,导致碳的氧化和MgO颗粒在渣中的溶解;另一部分则侵入MgO晶界中肢解镁砂,使骨料破坏,加速对MgO-C砖的破坏。     

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.     

CaO-SiO2-FeO-B2O3-MnO脱磷渣熔化温度和粘度特性

采用FactSage模拟软件和修正后的Einstein?Roscoe公式计算了无氟型CaO?SiO2?FeO?B2O3?MnO预熔脱磷渣的熔化温度和粘度,考察了碱度和各成分配比对脱磷渣熔化温度和粘度的影响,得到合理的脱磷渣成分配比及控制区间和适宜的熔池温度,采用正交法进行了实验验证,通过直观分析、方差分析和主效应分析优选出最佳配比. 结果表明,该渣系粘度随碱度、FeO含量和助熔剂含量提高而降低,1400℃时最佳配比为碱度R?4.0, B2O3含量9wt%, MnO含量10wt%, FeO含量45wt%. 计算的熔化温度为1195.51℃,粘度为0.207 Pa×s,实验所测熔化温度为1192.21℃,粘度为0.199 Pa×s,计算值与实测值相近,表明正交法优选方案可靠.     

氧化钛对含钛不锈钢连铸保护渣性能的影响

针对含钛不锈钢连铸过程结晶器液渣层中TiO2含量明显增加的问题,以配制的含钛保护渣研究了TiO2对不同碱度保护渣的结晶温度、熔化温度、粘度和凝固温度的影响. 结果表明,碱度为0.85时,4.5%的TiO2使渣的结晶温度降低,继续增加TiO2含量,结晶温度不再变化;碱度为1时,随TiO2含量增加,结晶温度先降低后升高,TiO2含量12%时,结晶温度显著升高主要是钙钛矿高温析出造成的. TiO2在0~12%范围增加时,提高了保护渣的熔化温度,降低了保护渣的粘度和凝固温度.     

高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能. 结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa×s,炉渣仍具有良好的流动性. MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小. 对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.     

复合熔析精炼去除工业硅中的非金属杂质硼

在1550℃下将CaO-SiO2-Al2O3三元渣与Sn-Si合金混合精炼,降温熔析去除工业硅中的杂质B,考察了渣系光学碱度及合金组成对B去除的影响及作用机理. 结果表明,渣系光学碱度增大,BO1.5的活度系数降低明显,增加了B的分配系数,即增强了精炼效果. Sn-Si合金中Sn比例从0增至70%时,B在渣相与合金相间的分配系数从3.16提高至13.8,硅中B含量最低为0.89′10-6,最高除硼率为93.3%;当Sn比例大于30%时,合金粘度大幅降低,B的分配系数提高;当Sn比例为70%、合金粘度为0.61 mPa×s时,渣系CaO-SiO2-20%Al2O3与CaO-SiO2-40%Al2O3精炼工业硅所得最大B分配系数分别为10.1和12.3.     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

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.     

含钒渣对铝碳材料的侵蚀

为了探讨含矾渣对铝碳材料的侵蚀机制,用动态感应抗渣法研究了w(V2O5)=10%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度1.44的3种含钒渣对铝碳材料的侵蚀。结果表明:随着V2O5含量(w)由6%增加到10%,铝碳材料的熔损指数增加;随着碱度的增加,铝碳材料的熔损指数也增加;添加电熔镁砂有助于提高铝碳材料的抗侵蚀性能。显微分析表明:V、Ti元素渗透能力强,渗透深,而尖晶石可固溶少量V2O5、MnO及FeO。     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。