基于响应曲面法的铁水预熔脱磷渣组成优化

铁水预脱磷的处理普遍采用石灰渣系,主要由CaO, FemOn和CaF2等组成,含CaF2高,炉衬侵蚀严重,且生成的含氟脱磷产物对环境危害大,不利于脱磷渣的综合利用。针对以上问题对脱磷渣系进行优化设计,采用FactSage软件考察单因素(FeO, Na2CO3和MnO含量、碱度和脱磷温度)对铁水脱磷效果的影响,采用响应曲面法(RSM)确定主要影响因素和水平,对铁水预熔脱磷渣配比进行优化。结合模拟结果,在CaO?SiO2?FeO渣系中添加助熔剂(Na2CO3与MnO)进行脱磷预处理实验。建立预测铁水脱磷率的多元回归模型,通过方差分析和响应曲面分析对各因素的交互作用进行优选,得到脱磷渣(CaO?SiO2?FeO?Na2CO3?MnO)的最佳配比。结果表明,脱磷率随碱度、FeO含量和助熔剂含量提高而增大,脱磷剂的最佳配比为37.79% FeO,6.24% Na2CO3,9.89% MnO,碱度4.50,温度1387℃。将预测结果用于实验,最终脱磷率为97.30%,相对误差为2.70%。响应曲面法可较好地预测和指导实验,按优化成分进行脱磷实验可获得较高的铁水脱磷率,此方法能为铁水脱磷提供理论指导。     

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.     

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.     

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.     

La_2O_3-SiO_2-Al_2O_3渣系的熔化温度及其影响因素

以La_2O_3-SiO_2-Al_2O_3为基础渣系,采用半球法对设定区域的熔化温度进行了研究.结果表明,3种La_2O_3含量(45%,50%,55%)下,SiO_2/Al_2O_3质量比约为2时渣样的熔化温度最低;少量FeO,B_2O_3和MnO均可降低渣系的熔化温度,B_2O_3的效果尤为显著,同时添加少量FeO和B_2O_3对降低渣系熔化温度有叠加效应.65%La_2O_3-16%SiO_2-8%Al_2O_3-7%FeO-4%B_2O_3渣的熔化温度为1319℃,65%La_2O_3-19.3%SiO_2-9.7%Al_2O_3-2%FeO-4%B_2O_3渣的熔化温度为1386℃.     

渣的粘度和润滑性与石墨的关系

为了提高COREX工艺操作中的掊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%、SiO235%、MgO10%-25%和Al2O312%的渣的粘度,以此作为碱度[B=(?O %MgO)/%SiO2]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,通过研究渣与石黑之间的润湿性,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-SiO2-MgO-Al2O3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。     

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.     

PbO-FeOx-CaO-SiO2-ZnO挥发性高铅渣的挥发动力学

为揭示高铅渣的高温挥发行为,以PbO?FeOx?CaO?SiO2?ZnO为基本渣系,借助热重分析技术,建立了质量比FeO/SiO2=1.8和CaO/SiO2=0.6、不同PbO含量的高铅渣高温挥发本征动力学模型,探讨了不同PbO含量下随温度变化熔渣的挥发特性,结合挥发后熔渣物相和元素分析,揭示了高铅渣的挥发规律. 结果表明,温度高于700℃时,高铅渣中PbO挥发最剧烈,造成渣成分波动导致测定结果偏差;含铅量为20wt%、温度700?1450℃的平均挥发率为18.58%;高铅渣高温挥发受三维扩散控制,影响因素为PbO和硅氧复合离子的含量.     

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.     

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.     

Na2O-TiO2-SiO2-CaO-Al2O3-V2O5-MnO-MgO-FeO渣系渣铁间硫分配比热力学模型

基于离子分子共存理论(IMCT)建立了Na₂O-TiO₂-SiO₂-CaO-Al₂O₃-V₂O₅-MnO-MgO-FeO九元渣系的结构单元作用浓度模型和渣铁间硫分配比热力学模型,并对模型进行实验验证。通过模型计算出1200℃下渣系主要结构单元组成和渣中Na₂O,CaO,MnO,MgO和FeO的活度,发现Na₂O的加入可促进渣中低熔点物质的生成,降低渣系熔化性温度,改善脱硫反应的动力学条件;同时随着Na₂O加入量的增加,渣中Na₂O和CaO的活度增加,进而降低渣中S^2?离子活度,强化渣铁间脱硫反应。实验结果表明,增加碱矿比提高了渣铁间硫分配比,有利于铁水深度脱硫,铁水中硫含量可降至0.0005wt%以下,硫分配比的理论计算值与实验结果吻合极好。渣中各碱性氧化物的硫分配比随碱矿比R_N/C增加逐渐增大,各碱性氧...     

改质剂对LATS精炼钢包渣粘度的影响

为减少LATS合金化精炼钢包浸渍罩粘渣,研究了LATS精炼前后钢包渣粘度的变化,并分别用CaO+CaF2, CaO+B2O3及Li2O作为钢包渣的改质剂来降低渣粘度. 采用旋转柱体法的粘度测试结果表明,LATS合金化精炼钢包渣的粘度高及LATS处理后渣的粘度进一步升高是造成浸渍罩粘渣的主要原因之一. 实验所用3种改质剂均能有效降低钢包渣的粘度. 在1500℃无改质剂时LATS处理后钢包渣粘度为6 Pa×s,当加入10% CaO+CaF2后渣粘度低于3 Pa×s,而加入10% CaO+B2O3或加入4% Li2O都可使渣粘度低于2 Pa×s.     

高铁赤泥直接还原制备珠铁

以高铁赤泥、煤粉为主要原料制成含碳球团,通过高温直接还原熔分工艺制备珠铁,考察了温度、碳氧比、氟化钙含量对还原和熔分的影响,并对不同温度下的实验结果进行了动力学分析. 结果表明,温度和氟化钙含量为球团还原熔分的关键影响因素,在1400℃、碳氧比为1.2、氟化钙含量为2%时加热14 min渣铁实现较好分离,所得珠铁中碳、硫含量分别为2.72%(w)和0.48%(w). 动力学分析表明,高铁赤泥直接还原由碳的气化和气相扩散混合控速. 所得珠铁可作为一种炼钢原料,熔分渣是一种优质的提钪原料.     

Na2O/SiO2比对脱铜阳极泥卡尔多炉还原熔炼渣结构和性能的影响

卡尔多炉熔炼是目前火法处理脱铜阳极泥的重要工艺之一。针对国内某企业脱铜阳极泥卡尔多炉还原熔炼中渣熔化性能差、渣含贵金属损失大等问题,本工作利用热力学分析以及炉渣物性检测,结合XRD、拉曼光谱等结构表征手段,开展了脱铜阳极泥卡尔多炉还原熔炼渣钠硅比调控优化研究。根据PbO-Na2O-SiO2-BaO四元体系液相区图及性能测定结果,在不改变渣率及熔剂添加总量前提下,适当提高Na2O/SiO2比可有效降低炉渣熔点和黏度;随着还原熔炼渣Na2O/SiO2比由0.42提高至0.60,由于Na2O的网络修饰剂作用,更多的桥氧转变为非桥氧,炉渣结构由Si2O76-硅酸盐二聚体结构为主,向SiO44-硅酸盐四面体结构过渡,其中的Si2O64-链状结构与Si2O52-片状结构也相应减少,含铅硅酸盐聚合度降低,桥氧Qn分析结果与熔渣硅酸盐结构相契合。同时,提高钠硅比后,炉渣熔化温度从1178℃降至950℃,在1100℃冶炼温度下,还原熔炼渣黏度可降低45.2%,流动性得到显著改善,从宏观角度也验证了熔渣结构变化规律。结果表明,对脱铜阳极泥卡尔多炉还原熔炼,通过调控炉渣Na2O/SiO2比来降低桥氧数及复杂阴离子聚合度,从而改善炉渣物化性能的思路是可行的。     

钙质中间包覆盖剂的研制与应用

通过添加适当的稀释剂、引气剂和保气剂 ,优化覆盖剂的组成、粘度、熔化温度和熔化速度 ,研制出的钙质中间包覆盖剂自由碳含量低 ,在使用过程中粉尘少、不结壳、不挂渣 ,铺展性能和保温效果好。使用该覆盖剂后 ,中间包渣中SiO2 、Al2 O3、S、MnO的含量大幅度增加 ,说明该覆盖剂对钢液中的SiO2 、Al2 O3、S、MnO等夹杂物具有极强的吸附作用 ,可起到净化钢水、提高钢坯质量的冶金效果     

Effect of in situ formation of Ti(C,N) on the properties of Al2O3–ZrO2–C slide plate material

Al₂O₃–ZrO₂–C slide plate was ordinarily used in sliding nozzle system because of its excellent mechanical properties and slag corrosion resistance. This study improved the slag corrosion resistance of the slide plate by the carbothermic reduction of TiO₂ and aluminothermic reduction of TiO₂ under high temperature in coke bed to generate Ti(C,N) phase in situ. The result revealed that TiC of the high melting point phase could enter into anorthite (CaAl₂Si₂O₈) of the low melting point phase, forming eutectic phase CaAl₂Si₂O₈–TiC, and improve the viscosity of the slag. Furthermore, TiC and CaAl₂Si₂O₈ captured FeO and MnO from the slag, resulting in the increase of the slag viscosity, inhibiting the penetration corrosion of the slag, and improving the slag corrosion resistance of the materials. In general, compared with the material without TiO₂ powder, the slag corrosion resistance of the material introduced 2 wt.% TiO₂ powder was increased by 24%. Meanwhile, the cold crushing strength of fired specimen at room temperature was increased by 35.6%.