CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

高铁赤泥制备CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3系微晶玻璃

以高铁赤泥、SiO₂等成分为原料,通过熔融-热处理法制备CaO-SiO₂-Fe₂O₃-Al₂O₃体系的赤泥基微晶玻璃.表征母玻璃和热处理后的微晶玻璃的物相组成、微观形貌,计算结晶度以及测试抗弯强度性能等.通过Rietveld全谱拟合方法对各组微晶玻璃的结晶度进行计算,对比分析发现,热处理后微晶玻璃的结晶度增加,随着SiO₂的添加会使得微晶玻璃的结晶度降低.对微晶玻璃进行抗弯强度测试,抗弯强度随着SiO₂/赤泥的增加而增大.      

硅锰脱氧钢中CaO-SiO2-Al2O3夹杂在固态钢中的结晶行为

 为了避免Al₂O₃、MgO·Al₂O₃等高熔点硬质夹杂物对钢材加工和产品使用性能带来危害,气门簧、切割丝用钢和手撕钢等钢种均采用了硅锰脱氧夹杂物塑性化控制工艺。夹杂物塑性化控制工艺只关注夹杂物成分是否处在相图低熔点区域是不足的,钢中硅酸盐类夹杂物之所以在非液态条件下能发生良好塑性变形,主要是因为它们具有玻璃类材料性质,其软化温度点明显低于钢材热轧温度。而硅酸盐夹杂物的热轧流变性很大程度上取决于其结晶状态,所以夹杂物从玻璃态到结晶态的转变需要予以研究和控制。从微观结构及加热软化行为方面对比了玻璃态与结晶态夹杂物的不同,指出夹杂物结晶对夹杂物塑性化控制工艺所带来的不利影响。阐明在铸坯凝固冷却和轧制前的加热过程中,玻璃态夹杂都有可能发生结晶转变。为了防止玻璃态夹杂出现严重结晶,需要结合夹杂物TTT曲线优化铸坯加热温度和时间,或控制夹杂物组成落入玻璃相更稳定区域。对于CaO-SiO₂-Al₂O₃体系夹杂物,认为磷石英、假硅灰石和钙长石三相共熔区是实现玻璃态稳定控制的理想组成区域。关于MgO及碱金属氧化物对硅锰脱氧钢氧化物夹杂结晶性能的影响规律需要进一步研究揭示,可以借助单丝法等方法来研究氧化物夹杂对应成分的TTT图。     

不同矿种H2-C熔融还原过程中CaO-SiO2-Al2O3-MgO系熔渣的起泡行为

 在1400℃下,通过300kg级氢碳熔融还原热模拟试验,用渣线测定装置研究了不同矿种在氢碳熔融还原过程中CaO-SiO2-Al2O3-MgO系熔渣的起泡行为,测定了熔渣的起泡高度、泡沫渣厚度、熔渣起泡率等参数。通过计算得到了气泡大小和熔渣的物理化学性质。结果表明,泡沫渣厚度随表观气体流速(反应速率)的增加而增加,表观气体流速相近时又随熔渣的黏度增大而增加。熔渣起泡率最高的矿种为生矿,为3.4。通过对泡沫渣厚度的因次分析,得到了泡沫渣厚度与熔渣黏度、密度、表面张力、气体表观流速、气泡大小及重力加速度的关系。     

CaO—SiO2—Na2O—CaF2—Al2O3—MgO保护渣系的Al2O3吸收速率和粘度

采用CaO-SiO2-Na2O-CaF2-Al2O3-MgO渣系,通过测定熔渣的粘度和Al2O3吸收速率,研究连铸保护渣的Al2O3吸收速率与粘度及化学成分之间的关系。在一定条件下,当CaO/SiO2为1.2左右时,粘度达到最小值,Al2O3吸收速率达到最大值,分别为0.10?Pa*s、8.403×10-4?kg*m-2*s-1。随着渣中Na2CO3含量、CaF2含量和MgO含量的增加,粘度减小,Al2O3吸收速率增大。随着渣中Al2O3含量的增加,粘度增大,Al2O3吸收速率减小。粘度为Al2O3吸收速率的主要控制因素。随着熔渣粘度的增加,连铸保护渣的Al2O3吸收速率逐渐减小。     

Degradation of MgO refractory in CaO-SiO2-MgO-FeO x and CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO x slags under forced convection

Experiments based on exposure of MgO to slags under forced convection flow conditions allowed the identification of different degradation mechanisms and the assessment of the role of Al₂O₃ in the degradation process. Slag with no alumina present resulted in direct dissolution. Samples immersed in alumina containing slag underwent indirect dissolution, with a spinel forming at the MgO-slag interface. At 1530 °C, the spinel was not effective in reducing the corrosion rate, as the scattered spinel grains were easily removed from the MgO surface. At 1500 °C, the loss of MgO was reduced due to the formation of a more cohesive spinel layer. Mechanical erosion then appears to play a greater role. Strength of the bond between the spinel and underlying MgO needs to be considered in strategies to reduce degradation of MgO refractories.     

CaO-MgO-CaF2-Al2O3-SiO2五元渣系粘度的计算模型

依据炉渣结构的共存理论和五元渣系CaO-MgO-CaF₂-SiO₂-Al₂O₃在不同温度和成分下的实测粘度值,制定了本渣系的作用浓度和粘度计算模型.计算结果符合实际,证明计算模型可以反映CaO-MgO-CaF₂-Al₂O₃-SiO₂渣系的实际结构与粘度、结构单元的作用浓度及温度之间的正确关系.     

帘线钢CaO-SiO2-Al2O3-MnO系夹杂物的成分控制

利用热力学计算软件FactSage计算出CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO四元系各成分的活度数据,并通过热力学计算分析了帘线钢获得良好变形能力的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO四元系夹杂物生成所需的条件,验证了本文所介绍方法的可行性.指出为得到塑性区的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO系夹杂物,要控制CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO四元系夹杂物中Al₂O₃为20%,LF精炼炉中钢液的酸溶铝[Al]_s含量应小于3×10^-6,溶解氧含量应在2.0×10^-5~6.0×10^-5之间.     

低碱度顶渣控制帘线钢中MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物成分的实验研究

在实验室中使用高温管式炉对以工业纯铁为原料配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼,研究了顶渣成分对MnO-Al₂O₃-SiO₂类夹杂物的成分的影响。结果表明,在顶渣碱度为0.7~1.36时,随着顶渣中Al₂O₃含量的增加,夹杂物中的Al₂O₃含量也随之增加。当顶渣中Al₂O₃含量低于8%时,MnO-Al₂O₃-SiO₂类夹杂物的成分在塑性区范围。通过控制脱氧条件和顶渣的成分可以把MnO-Al₂O₃-SiO₂类夹杂物的成分控制在塑性区内的。

     

P2O5对CaO-SiO2-FetO-P2O5渣中富磷相的影响

以CaO-SiO₂-Fe_tO-P₂O₅四元渣系为研究对象,结合理论计算和热态实验综合分析 P₂O₅含量变化对该四元渣系物相组成以及富磷相的影响。应用Factsage软件equilib模块计算CaO-SiO₂-Fe_tO-P₂O₅四元渣系在400~1800℃温度区间的多相平衡,再结合SEM+EDS与XRD对热态实验结果进行分析知,随着渣中P₂O₅含量的增加,富磷相中Ca₃(PO₄)₂的含量随之增加。此外,P是以nC₂S-C₃P固溶体的形式存在于富磷相中,但当渣中P₂O₅含量达到18%时,富磷相中的P将以Ca₃(PO₄)₂的形式独立存在。热态实验的分析结果进一步验证了Factsage的理论计算结果。     

MgO含量对CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣中液态相影响的模拟

运用Factsage软件模拟了MgO含量对CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO熔渣中液相区的影响.结果表明,随着CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣中MgO含量增加,渣中低熔点液相区整体向低CaO高SiO₂区移动.相图中1500℃液相区比例由0%MgO（质量分数）时的25.05%上升至9%MgO（质量分数）时的52.69%,而后降至15%MgO时的46.70%.相图中1400℃液相区比例由3%MgO时的14.41%上升至11%MgO时的34.39%,而后降至15%MgO时的31.04%.相图中1300℃液相区比例由5%MgO时的5.57%上升至14%MgO时的11.02%,而后降至15%MgO时的10.50%.相图中1200℃液相区域比例在MgO为0~6%时为零,由7%MgO时的0.88%上升至11%MgO时的1.22%,在MgO为13%~15%时降为零.模拟结果可对以CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO为基本组元配置炼钢渣系的成分选择提供有效指导.     

CaO-SiO2-Al2O3-CaF2系精炼渣对钢绞线用 SWRH82B钢中D类夹杂物的控制研究

通过钢渣平衡实验研究,分析了精炼渣成分对82B钢液T.O和点状不变形夹杂物成分的影响;通过Fact-Sage热力学计算,得出硅锰脱氧82B钢中MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂的生成条件.结果表明:降低精炼渣碱度、提高Al₂O₃含量均利于钢水全氧含量的降低;随着Al₂O₃含量的提高,复合氧化物夹杂的熔点升高.当熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,夹杂物熔点最低;熔渣碱度为1.14、Al₂O₃含量为25.6%时,高Al₂O₃活度的熔渣导致MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂生成;熔渣碱度为1.97、Al₂O₃含量为25.9%时,由于碱度升高,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成;熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,由于Al₂O₃含量降低,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成,且夹杂物熔点较低.      

CaO含量对CaF2-Al2O3-CaO-Ce2O3渣系中Ce2O3行为的影响

在Fe-Cr-Al合金中添加微量的稀土元素可显著改善合金的使用性能, 文中以电渣重熔生产Fe-Cr-Al合金所用稀土渣为研究对象, 根据离子-分子共存理论(IMCT)建立了1 823 K时CaF₂-Al₂O₃-CaO-Ce₂O₃四元渣系热力学质量作用浓度模型.结果表明:当渣系中CaO和Al₂O₃的质量百分数之比维持在1:1, 即w_CaO /w_Al2O3=1时, 随着Ce₂O₃含量增加, 渣中铈铝酸盐Ce₂O₃·Al₂O₃质量作用浓度(活度)显著增加, 但炉渣物相种类没有变化.渣系中Ce₂O₃含量分别在10 %, 20 %, 30 %, 40 %时, w_CaO /w_Al2O3值对组元活度的影响各不相同但有共同特征, 表现在处于约1.0~1.8时, CaO活度增加最迅速, Ce₂O₃活度增加, Ce₂O₃·Al₂O₃活度下降, 说明渣中CaO含量增加促进了Ce₂O₃·Al₂O₃分解而导致Ce₂O₃活度增加, 选取渣系进行熔融和X射线衍射实验, 用jade 5.0软件分析物相, 实验结果与计算一致.      

CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系硫化物容量的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系的硫化物容量预报模型,即IMCT-CS₂-模型,比较了该渣系1773 K时实测的硫化物容量、IMCT-CS₂-模型预报的硫化物容量及其他五种硫化物容量模型的计算结果.结果表明,由IMCT-CS₂-模型预报的1773K时CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系的硫化物容量更精确.本文建立的IMCT-CS₂-模型不仅可计算该渣系的总硫化物容量,而且可计算该渣系中自由CaO和MgO各自的硫化物容量.1 773 K时CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系中Al₂O₃质量分数由10%增加到17%,CaO质量分数由38%增加到44%,MgO质量分数由12%降低到4%可使自由CaO对该渣系的总硫化物容量贡献率由97%提高到99%,同时使自由MgO的贡献率由3%降低到1%.     

CaO-MgO-MnO-FeO-CaF2-Al2O3-SiO2渣系粘度的计算模型

依据炉渣结构的共存理论与不同温度和成分下熔渣CaO-MgO-MgO-FeO-CaF₂-Al₂O₃-SiO₂的实测粘度制定了本渣系作用浓度和粘度的计算模型.计算结果符合实际,证明作用浓度计算模型可以反映本渣系的实际结构;粘度模型也正确地反映了本渣系粘度与温度及各结构单元作用浓度的正确关系.     

Thermodynamics of nitrogen in CaO-SiO2-AI2O3 slags and its reaction with Fe-Csat. melts

The solubility of nitrogen as the nitride ion in CaO-SiO₂-Al₂O₃ slags in equilibrium with N₂-CO gas mixtures and carbon was measured at 1823 K. The nitride capacity (C _N3-) was calculated to compare the nitrogen contents measured under different nitrogen and oxygen potentials.C _N3- decreased with increasing basicity and by replacing SiO₂ with A1₂O₃. The nitrogen partition ratio between carbon saturated iron and the slag was measured in CO gas at one atmosphere at 1823 K. By comparing the partition ratios with the corresponding nitride capacities measured by the gas-slag experiments, it was concluded that the oxygen partial pressure at the slag-metal interface was controlled by the Fe-FeO reaction. A new definition of nitride capacity was proposed based on the reaction between nitrogen and the network former,i.e., SiO₂ or A1₂O₃. This capacity could consistently explain the experimental results. Empirical equations were derived to estimate the activity coefficients of silicon and aluminum nitrides in the slags. On leave of absence from the Research Institute of Mineral Dressing and Metallurgy, Tohoku University, Sendai, Japan.     

MnOx-MoO3/TiO2-Al2O3催化剂的制备及其SCR脱硝性能

采用共浸渍负载成型法制备了MnOx-MoO3/TiO2-Al2O3(MMTA)催化剂,研究了该系列催化剂在NH3选择性催化还原反应(NH3-SCR反应)中的脱硝性能.通过固定床连续反应器考察了温度及不同载体对SCR反应的影响.采用X射线衍射(XRD)、BET、扫描电镜(SEM)等表征手段对该催化剂进行了表征,研究了催化剂的晶相、微观形貌.试验结果表明,与TiO2(T)载体相比,TiO2-Al2O3(TA)载体有较大的比表面积和孔体积.在空速为10000 h-1,150～450℃范围内,MMTA催化剂还原NOx的转化率高达75％～95％.活性组分MnOx在TiO2-Al2O3(TA)载体上分散较好,TiO2-Al2O3(TA)载体催化剂表现出良好的催化活性和高温稳定性,可有效控制氮氧化物的排放.     

氧化物添加对BaO-TiO2-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷介电性能的影响

采用烧结法制备工艺,成功制备了BaO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂玻璃陶瓷,以钛酸钡体系玻璃陶瓷为基础成分添加不同种类氧化物(Y2O3,Ni2O3,ZrO2),并采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),精密阻抗分析仪测试仪(LCR)对添加不同氧化物玻璃陶瓷样品的析出相成分、微观结构和介电性能进行表征,研究了氧化物添加对BaO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂玻璃陶瓷性能的影响。研究结果表明:添加不同的氧化物并未改变BaO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂玻璃陶瓷的析出相种类,但能够促进基体中钙钛矿结构钛酸钡结晶相的生成。同时添加不同氧化物后样品的致密度均随烧结温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,在最适烧结温度下,氧化物的添加提高了不同烧结玻璃陶瓷样品的致密度,并优化了样品的介电性能。通过添加不同种类氧化物获得了同时具有高致密度和良好介电性能的玻璃陶瓷成分,当添加0.5%(质量分数)Ni₂O₃时,样品在最佳烧结温度1230°C下烧结获得最大致密度为98.6%,提高了1.65%,样品室温下的介电常数高达1100,提高了139.5%。     

SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。     

CaO－B2O3熔渣中氮的热力学计算模型

根据炉渣结构的共存理论,推导了CaO-B₂O₃渣系热力学计算模型,并且理论计算的CaO,B₂O₃的作用浓度与实测的活度值非常一致。由此说明了该模型的合理性。在此基础上,找出了炉渣结构与渣中氮含量的关系,并分析了其有关的物理意义。研究结果认为:渣中氮含量与炉渣结构密切相关.