CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO保护渣系的Al_2O_3吸收速率和粘度

采用CaO -SiO2 -Na2 O -CaF2 -Al2 O3-MgO渣系 ,通过测定熔渣的粘度和Al2 O3吸收速率 ,研究连铸保护渣的Al2 O3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 ,Al2 O3吸收速率达到最大值 ,分别为 0 .1 0Pa·s、8.4 0 3× 1 0 - 4 kg·m- 2 ·s- 1 。随着渣中Na2 CO3含量、CaF2 含量和MgO含量的增加 ,粘度减小 ,Al2 O3吸收速率增大。随着渣中Al2 O3含量的增加 ,粘度增大 ,Al2 O3吸收速率减小。粘度为Al2 O3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Al2 O3吸收速率逐渐减小。     

Al2O3对CaO—“FeO”—SiO2—CaF2熔渣粘度的影响

在1714K－1757K温度范围内利用旋转圆柱法测试了CaO-“FeO”-SiO2-CaF2渣系粘度随着不同的Al2O3添加量的变化。第一步试验是对添加少量Al2O3达到平衡条件下进行的粘度测试。为了比较该结果采用一种工业用结晶器保护渣进行了类似的试验。对于这两种情况，发现在所有实验温度下粘度均随着Al2O3添加量的增加而增加，且增加的粘度与添加的Al2O3呈线性关系。对于工业用结晶器保护渣，添加2－6％Al2O3甚至会导致粘度大幅增加。采用上述系列熔渣在动态模型中也进行了等温试验。这里，熔渣粘度的变化用来监测连续不断地溶解在渣中的一种Al2O3圆盘与时间的函数关系。这样设计试验是为了溶解铝主要沿着垂直方向进行，按照试验后熔渣外形和粘度变化的速率讨论了Al2O3溶解的速率。Al2O3圆盘试验显示了渣的组分在固态Al2O3中的扩散及Al2O3的溶解是由熔渣中的固体物溶解产生的。     

Cao—SiO2—CaF2—Na2O四元渣系的挥发

通过回归正交设计确定了连铸保护渣基料挥发率同温度、Ｎａ２ＣＯ３含量、ＣａＦ２含量、减度及时间的二次函数关系式。分析结果表明，温度对挥发率的影响随着Ｎａ２ＣＯ３含量的增加而增加；碱度Ｒ为０．９时挥发率最大；Ｎａ２ＣＯ３对挥发率的影响略高于ＣａＦ２。     

CaO—Al2O3—CaF2—SiO2—MgO五元精炼渣系的起泡性能

采用二次回归正交试验方法测定了１５３０℃下ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＦ２－ＳｉＯ２－ＭｇＯ五元精炼渣系的起泡性能。得出炉渣起泡指数与炉渣光学碱度、渣中Ａｌ２Ｏ３及ＣａＦ２含量间的回归方程。结果表明：炉渣的光学碱度和ＣａＦ２含量对起泡指数有较大影响,而Ａｌ２Ｏ３含量对起泡指数影响很小。具有最佳发泡性能的炉渣成分中ＣａＯ,Ａｌ２Ｏ３,ＣａＦ２,ＳｉＯ２,ＭｇＯ的质量分数分别为：４４．０６％,３０．００％,７．００％,８．９４％,１０％。研究结果还表明：炉渣起泡指数与炉渣粘度成正比,而与表面张力和密度的平方根成反比。     

CaO—Al2O3—CaF2—SiO2—MgO精炼渣系起泡性能与炉渣物理性质的关系

通过实验研究测定了ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＦ２－ＳｉＯ２－ＭｇＯ钢包精炼渣系的起泡性能,并在对该精炼渣系物理性质进行预测的基础上,利用无因次分析方法,得出了炉渣起泡指数与炉渣粘度、表面张力、密度的关系式。     

Cao—SiO2—CaF2三元渣系的挥发率

通过质量损失法对ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＣａＦ２三元渣系挥发率与温度、渣组成的关系进行了研究。结果表明：在渣完全熔化之前有一临界温度，其值大小因渣而异，即酸性渣具有低温临界点；碱性渣具有高温临界点；中性渣则两个临界点均存在；当渣的碱度过高（Ｒ≥１．４）或ＣａＦ２含量减少（≤１０％）时，这两个临界点均不存在。临界温度对渣的挥发率有明显影响；在渣完全熔化之后，挥发率将随碱度的降低及ＣａＦ２含量的增加而提高。     

CaO-SiO2-Na2O-CaF2-Al2O3-MgO渣系的粘性活化能

采用CaO-Si02-Na20-CaF2-Al2O3-MgO渣系，通过测定粘度和粘性活化能，建立二次回归正交设计模型，借此研究了粘性特征与碱度、Na20含量、CaF2含量、Al2O3含量及MgO含量之间的关系，为设计开发连铸保护渣提供了理论依据。研究结果表明，粘性活化能随着渣中碱度、Na2C03含量和CaF2含量的增加而减小；Al2O3和MgO对粘性活化能的影响与碱度密切相关。连铸保护渣的粘度和粘性活化能具有相似的变化规律。     

CaO—SiO2—MgO—Al2O3精炼渣的脱硫性能

在实验室用模拟装置研究了ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３精炼渣脱硫的性能。碱度和助溶剂ＣａＦ２含量对硫分配比Ｌｓ影响较为显著，并分析了ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３对脱硫反应的作用。     

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.     

Dissolution Behavior of Indium in CaO-SiO2-Al2O3 Slag

The solubility of indium in a molten CaO-SiO₂-Al₂O₃ system was measured at 1773 K (1500 °C) to establish the dissolution mechanism of indium under a highly reducing atmosphere. The solubility of indium increases with increasing oxygen potential, whereas it decreases with increased activity of basic oxide. Therefore, a dissolution mechanism of indium can be constructed according to the following equation:

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。     

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.      

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。

     

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。     

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。     

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-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.     

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.