转炉吹炼不同阶段炉渣黏流特性变化

为明确转炉吹炼不同阶段炉渣黏流特性变化机理，结合不同时期典型的转炉炉渣成分，利用FactSage热力学模拟软件研究了碱度、FeO、MgO、MnO和Al₂O₃的变化对CaO-SiO₂-FeO-MgO-MnO-Al₂O₃系转炉渣黏度的影响，并结合生产实际给出了转炉冶炼不同阶段适宜的炉渣碱度、炉渣中合理的FeO、MgO、MnO及Al₂O₃含量。研究结果表明，不同碱度条件下转炉渣黏度随温度升高而逐渐减小，不同温度条件下转炉渣黏度随碱度增大呈现先增大后减小的趋势。炉渣黏度受FeO、MgO和Al₂O₃含量变化影响较大，受MnO含量变化影响相对较小。炉渣流动性主要与炉渣结构的聚合度和渣中固相质量分数有关，FeO、MgO和Al₂O₃含量增加可以破坏渣中硅酸盐聚合体的网络结构，多余MgO易导致渣中高熔点固相析出；Al₂O₃...     

Al2O3和Cr2O3对自蔓延冶金法制备 CuCr合金冶炼渣性能的影响

自蔓延冶金法制备CuCr合金时,合金中的Al₂O₃和Cr₂O₃夹杂物会在熔渣精炼过程中被冶炼渣溶解,改变熔渣成分,从而影响冶炼渣的熔点、黏度、密度和表面张力等性能,给精炼过程带来不利影响.使用熔体物性测定仪针对Al₂O₃和Cr₂O₃含量变化对冶炼渣的性能影响规律进行了研究,结果表明:Al₂O₃和Cr₂O₃含量的增加均可以提高熔渣的黏度、凝固温度和表面张力,Cr₂O₃对黏度和表面张力的影响较大,Al₂O₃对凝固温度的影响较大;Al₂O₃使熔体密度上升,Cr₂O₃使熔体密度先上升后下降.      

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.      

含氟连铸保护渣黏度检测与预测模型

采用旋转柱体法对不同类型的含氟连铸保护渣黏度进行检测,并基于Arrhenius方程通过非线性回归分析建立了新的黏度预测模型,分析了组分变化对黏度的影响。结合模型计算和实验检测,建立了CaF₂?Na₂O?Al₂O₃?CaO?SiO₂?MgO渣系的等黏度图。结果表明,与传统的含氟连铸保护渣黏度预测模型相比,该模型计算的偏差在10%以内,当渣中w（CaF₂）超过20%时,偏差逐渐增大,主要由于氟化物挥发造成炉渣成分变化,最终黏度实测值与炉渣初始成分不符,造成模型无法对黏度有效预测。此外,研究发现,CaF₂的增加能显著降低炉渣黏度,而Al₂O₃和Na₂O对黏度的影响受CaF₂含量的限制。当w(CaF₂)>17%,炉渣黏度随Al₂O₃含量增加而减小,当w(CaF₂)<17%,Al₂O₃的增加使炉渣黏度显著增大;当w(CaF₂)>11.5%,炉渣黏度随Na₂O含量增加显著下降,当w(CaF₂)<11.5%,Na₂O含量变化对黏度的影响并不明显。此外,该等黏度图表明低黏度区w(CaF₂)接近14%。通过调整等黏度图中各组分比例,可以改善保护渣的黏度和流动性,供钢铁工业应用。      

B2O3对高铝渣稳定性的影响

为了明确B₂O₃对高Al₂O₃渣稳定性的影响,基于现场高炉渣的实际成分,通过熔体物性测定仪、扫描电镜、红外光谱仪分析了B₂O₃对高Al₂O₃渣黏度和基础玻璃微观结构的影响。结果表明,随着B₂O₃含量的增加,炉渣黏度降低;当炉渣温度低于1 360 ℃时,炉渣随着B₂O₃的增加稳定性增强;炉渣温度为1 216 ℃、B₂O₃质量分数为2.0%时,炉渣的稳定性最好。随着B₂O₃含量的增加,炉渣不断玻璃化,当B₂O₃质量分数为2.0%时,炉渣微观结构完全是玻璃态结构,表现为假性酸性渣的性质;随着B₂O₃含量的增加,[Si-O-Al]键断裂,[AlO₆]八面体结构振动峰增加,炉渣的稳定性越来越好。     

82B硬线钢精炼渣和夹杂物研究

从Al₂O₃活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响.采用Factsage软件对CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO(8%)-CaF₂(8%)炉渣中Al₂O₃活度进行了计算,并研究了碱度和(MgO)含量对Al₂O₃活度的影响.当炉渣碱度从1.0增加到2.0时,炉渣中Al₂O₃活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2.0增加到3.8时,Al₂O₃活度变化幅度很小;(MgO)质量分数分别为5%和8%的渣,Al₂O₃活度差距较小;在碱度高的炉渣中[Al]_s容易被从炉渣还原到钢水中.在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2.5~3.0.      

基于共存理论的含铬渣黏度预测模型

熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度,基于炉渣离子与分子共存理论,结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据,建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好,通过模型,有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小,考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明,随着温度、碱度和MgO质量分数的增加,黏度降低。随着Cr2O3和Al2O3质量分数的增加,黏度升高。相比于高温情况下,低温下组分对黏度的影响程度更大。     

基于共存理论的含铬渣黏度预测模型

熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度,基于炉渣离子与分子共存理论,结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据,建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好,通过模型,有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小,考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明,随着温度、碱度和MgO质量分数的增加,黏度降低。随着Cr_2O_3和Al_2O_3质量分数的增加,黏度升高。相比于高温情况下,低温下组分对黏度的影响程度更大。     

Al2O3对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al₂O₃含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al₂O₃质量分数为15%～18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al₂O₃质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1 500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al₂O₃质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25～1.30,渣中镁铝比为0.4～0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al₂O₃...     

转炉提钒终点钒的分配行为

运用共存理论建立了钒渣活度计算模型,分析了钒渣成分和温度对渣中FeO、V₂O₃活度及活度系数的影响;通过实验和理论计算,分析了转炉提钒终点钒渣成分和温度对钒在渣和半钢间分配行为的影响.结果表明,渣中FeO的活度和活度系数随MnO和FeO含量的增加而增加,随V₂O₃、SiO₂和TiO₂含量的增加而减小,其值分别在10-1和100的数量级上,而渣中V₂O₃的活度及活度系数在同样条件下的变化与FeO相反,其值分别在10-2和10-1的数量级上;半钢V的质量分数一般在0.02%~0.06%之间,随温度以及渣中V₂O₃、TiO₂和SiO₂含量升高而升高,随FeO含量降低而升高;V在渣金间的分配比为100~500,随温度和渣中TiO₂、SiO₂含量升高而降低,随FeO含量升高而升高;存在一个临界V₂O₃含量使得V在渣金间的分配比达到最大,该值的理论计算结果为23.77%,实验结果在15%~20%.      

硅镇静钢钢包顶渣结壳原因分析及控制措施

针对硅镇静钢生产过程中出现的钢包顶渣结壳问题,从炉渣成分、熔点、黏度及相组成等方面研究对比了常规炉次及异常炉次。结果表明,异常炉次的炉渣碱度较低,凝固过程中析出了大量镁铝尖晶石且出现聚集现象,导致炉渣黏度增大,钢包顶渣结壳,而常规炉次炉渣碱度较高,炉渣物相中未发现镁铝尖晶石。为将所有炉次炉渣成分控制在合理范围,基于炉渣组成及来源进行了炉渣碱度预测,制定了根据转炉终点氧含量加入小粒白灰的措施,通过工业试验验证,有效避免了钢包顶渣结壳。     

高铝渣物性及发泡性能的试验分析

以Al₂O₃质量分数为30%的高铝渣为原料,研究了该渣系下的液相比例、黏度、表面张力和密度在不同n(CaO)/n(Al₂O₃) (C/A=1.4、1.5、1.6)、MgO质量分数(0%、5%、10%)下与温度变化(1 550、1 600、1 650 ℃)的关系,并分析了不同n(CaO)/n(Al₂O₃)下高铝渣特性对发泡行为的影响及与发泡指数之间的关系。结果表明,不同n(CaO)/n(Al₂O₃)下,MgO质量分数不同,则熔渣成为全液相时的温度均有所差异;渣的黏度和表面张力随温度的升高而减小,并且温度越高,黏度减小的幅度越小,表面张力减小的幅度越大,而渣的密度随温度升高而增加,但幅度较小,因此温度对密度的影响较小。在温度为1 650 ℃、MgO的质量分数分别为0%和5%的渣系中,改变w(CaO)/w(SiO₂)可以影响熔渣的起泡性能,因此确立了该渣系下熔渣特性与发泡指数的关系。综合分析熔渣特性结果发现n(CaO)/n(Al₂O₃)不宜过高,最佳比值为1.4。通过对不同条件下高铝渣物性及发泡性能的试验分析,掌握高铝渣物性参数的变化规律及发泡指数,为高铝渣在冶金过程中的应用提供一定参考。     

组分对100 t LF高碱度精炼渣粘度和TC80钢脱硫的影响

试验研究了组分对碱度3~5的LF精炼渣(/%:37.5~54.8CaO,9.8~18.2SiO2,20~30Al2O3,4~10MgO,3~10CaF₂)粘度的影响。结果表明,CaF₂和Al₂O₃对渣粘度影响较大,碱度和MgO对粘度影响较小。随着CaF₂含量的增加,渣粘度先降低后增加;随着Al₂O₃含量的增加,渣粘度逐渐降低。渣中Al₂O₃含量为20%,CaF₂≥6%或渣中Al₂O₃含量为25%,CaF₂≥3%时,1500℃渣的粘度值低于0.5 Pa.s。试验得出粘度较优组分为4~5R,25%~30%Al₂O₃,6%~10%MgO,3%~6%CaF₂。100 t LF精炼TC80钢生产试验表明优化后精炼渣将钢水中的硫由0.020%脱至0.005%以下,脱硫率从优化前的72%提高至84%,LF精炼终点平均T[O]为14×10^-6。      

低碱度含FeO渣热分解H2O/CO2制取H2/CO

以转炉钢渣为原料,通过高温重熔获得不同碱度渣样并开展H₂O/CO₂氧化试验,在获得H₂/CO气体能源的同时改善渣样磁性,提升渣综合利用率。试验结果表明,随着碱度增加,析出主要物相从橄榄石到镁蔷薇辉石最终向硅酸二钙转变,与此同时,固溶在其中的RO相逐渐溶出。相同亚铁含量下,高碱度渣样能够大幅度改善氧化反应效率,碱度1.83渣样最高产气量为H₂ (32.3 cm3/g)、CO (22.1 cm3/g),反应率分别达到了83.7%、57%,碱度1.13的渣样反应率分别仅为 40.5%、32%。氧化后的渣样磁选效率均有提高,碱度2.13渣样从14.85%增加到78.75%。     

电弧炉返回法冶炼Crl3型不锈钢工艺优化实践

通过提高返回比并使炉料小型化,控制冶炼过程开始吹氧温度、升温速度和终点温度,将高熔点、低碱度渣系优化为CaO/SiO21.4～2.5的高碱度、低熔点的45.6～53.6 CaO-21.6～32.0 SiO₂-3～13 Cr₂O₃-5～10MgO-5～10 Al₂O₃-0～5 CaF₂复合渣系,以及采取合理的供电制度等工艺措施,使不锈钢冶炼时间缩短30 min/炉,电耗降低75 kWh/t,电极消耗降低1.89 kg/t,炉龄提高64次,渣中Cr₂O₃含量降低到6%～12%。     

组分含量对CaO-MgO-SiO2 -Al2O3四元精炼渣系黏度的影响

采用三元二次正交设计方法,利用熔体物性综合测定仪对碱度(CaO/SiO₂)1.2～6.0,MgO 1.9%～10%,Al₂O₃ 6%～29.1%的CaO-MgO-SiO₂-Al₂O₃四元精炼渣系的黏度进行了测试和研究。实验结果表明.该四元渣1500℃的黏度为0.129～4.612 Pa·s,随碱度增加,该精炼渣系的黏度先略有下降后快速增加;随MgO含量增加,该渣系黏度呈现快速降低后略有上升的趋势;随Al₂O₃含量增加,该渣系黏度快速降低。综合来看,碱度为4～5、MgO 4.5%～5.5%、Al₂O₃ 24%～27%时,该精炼渣系黏度(≤1.0 Pa·s)较为适宜,具有较好的流动性,促进渣-金之间的反应,提高吸附夹杂物的能力,并为脱硫创造有利的动力学条件。     

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系渣铁间硫分配比热力学模型

 为了探明高炉渣系组成对高炉渣脱硫能力的影响,根据分子-离子共存理论,建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系与铁液间硫分配比的热力学模型,利用试验测定值对其进行验证与修正,探究碱度R、w((MgO))/w((Al₂O₃))和w((Al₂O₃))对炉渣脱硫能力的影响。研究结果表明,修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系硫分配比(L_S)热力学模型能较好地预测熔渣的脱硫能力,修正后的相对误差为8%,较修正前的相对误差降低了11%;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,w((Al₂O₃))=15%时,随着碱度R的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((Al₂O₃))=15%,R=1.15~1.25时,随着w((MgO))/w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,R=1.20时,随着w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)减小,故高Al₂O₃条件下应适当增加炉渣中的w((MgO))/w((Al₂O₃))。