钢渣助磨剂选择性试验研究

钢渣粉体化是钢渣利用的一大趋势,如何选择一种助磨剂十分关键.文章选用Na2 SiO3、MnO2、无水乙醇、三乙醇胺、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、A+B(自制)、红土(含少量稀土元素,产自内蒙古)+三乙醇胺作为助磨剂对钢渣进行粉磨.研究结果表明,A+B复合型助磨剂对钢渣有很好的助磨效果,粉磨效率可以提高9%.本研究为钢渣的粉...     

CaO/SiO2对钢渣平衡物相的组成及含量的影响

为了提高钢渣的资源化利用率,找到合适的钢渣成分改质工艺,以CaO-SiO₂-MgO-FeO-Fe₂O₃-Al₂O₃六元渣系为研究对象,利用FactSage热力学软件计算并分析了不同w(CaO)/w(SiO₂)组成的模拟钢渣在1 600~200 ℃冷却过程中平衡物相组成和含量的变化规律。得出钢渣的平衡物相主要有Ca₂SiO₄相、Ca₂(Al,Fe)₂O₅相、MgO-FeO固溶体相、f-CaO相、少量的Ca₃MgAl₄O₁₀相以及w(CaO)/w(SiO₂)为2时钢渣中才会析出的Ca₃MgSi₂O₈相。w(CaO)/ w(SiO₂)越低,钢渣析出的有益相硅酸盐相含量越高,而铁酸盐相、MgO-FeO固溶体相和f-CaO相不利于钢渣循环利用的物相含量越低。因此,降低钢渣的w(CaO)/ w(SiO₂)可以改善钢渣在后续处理和使用过程中的易磨性以及安定性。     

钢渣超微粉的粒度分布分析研究

超微粉化是实现钢渣高效利用的重要途径,粒度分布是超微粉的关键性质之一。采用激光粒度分析仪(LSA)考察了分散介质、固体质量浓度、超声分散时间以及搅拌速度对钢渣超微粉的粒度分布(用D_(10)、D_(50)和D_(90)表示,D_(10)、D_(50)和D_(90)分别是样品分布曲线中累积分布为10%、50%、90%时的等效直径)的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)观察并计算钢渣超微粉粒度分布,将其结果与LSA测定结果对比验证。结果表明,使用激光粒度分析仪测试钢渣超微粉浓度时,无水乙醇为适宜的分散介质;固体质量浓度在0.10~0.90mg/mL范围时,随质量浓度增加,样品粒度测量结果变小,质量浓度为0.01~0.10mg/mL时,测量的D_(10)、D_(50)和D_(90)变化不大,因此适宜的测量浓度为0.01~0.10mg/mL;超声分散时间应大于30min;搅拌速度对钢渣超微粉粒度测试结果无明显影响。另外,激光粒度分析仪8次测试结果具有高度重复性,其结果与扫描电子显微镜所测粒度分布结果相一致。     

新型助磨剂对钢渣混合材料的助磨早强效果和作用机理

三乙醇胺(TEA)是常用的高效助磨剂的主要成分之一,但其对钢渣混合材料的助磨效果单一且成本较高.本文利用丙烯酸对三乙醇胺改性得到甲基丙烯酸三乙醇胺酯(TA),并将其与三乙醇胺、空白组作对比,借助比表面积、粒度分布、SEM、XRD、FT-IR等手段研究改性药剂对钢渣混合材料颗粒分散度和水化性能的影响和作用机理.试验结果表...     

高钛焊丝钢CaO-Al2O3基专用保护渣熔化特性分析

高钛焊丝钢连铸过程中结晶器内钢渣界面反应严重,首先对存在严重钢渣界面反应现象的A钢种进行了凝固特性分析。设计一种低反应性的高钛焊丝钢专用的CaO-Al₂O₃渣系保护渣。通过相图计算保护渣的基础组分w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.0,Na₂O质量分数为8%,MgO质量分数为3%,CaF₂质量分数为4%~6%,B₂O₃质量分数为4%~10%,SiO₂质量分数为4%~12%,TC质量分数为8%~10%。利用熔点熔速测定仪和旋转黏度计等设备重点研究了保护渣的熔化特性。得出适宜组分的CaO-Al₂O₃基高钛焊丝钢专用保护渣,熔点为1 037~1 129 ℃,熔速为64~79 s,黏度(1 300 ℃)为0.325~0.554 Pa·s。     

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。     

特殊钢渣超微粉改性废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭及其吸收氯气的性能

以特殊钢渣超微粉与废弃核桃壳为研究对象,利用特殊钢渣超微粉的化学成分对废弃核桃壳进行改性处理制备钢渣基生物质活性炭。研究废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度和吸附环境温度对钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能的影响。结果表明:废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比为100∶6,特殊钢渣超微粉的细度为600目,吸附环境温度为30 ℃时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能较好。特殊钢渣超微粉中Fe₂O₃具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集,提高其吸附能力,CuO和MnO具有催化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附能力。特殊钢渣超微粉细度过大,会造成小粒径颗粒团聚,从而影响钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力进一步提高;在特殊钢渣超微粉粒径较小时,均匀性较好的特殊钢渣超微粉对提高钢渣基生物质活性炭吸附氯气较小。较高的吸附环境温度可能导致钢渣基生物质活性炭对氯气出现解析现象;同时钢渣基生物质活性炭表面没有出现特殊钢渣超微粉团聚与沉积的现象,具有层状结构特征,为吸附氯气提供了空间。      

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))。     

低钛高炉渣应用于HRB400E螺纹钢100t LF精炼的工业试验

采用喷吹CO₂法对低钛高炉渣进行脱硫处理,低钛高炉渣中硫的脱除率为66.59%~78.01%,渣中残硫含量为0.137%~0.283%,所制备的低硫低钛高炉渣中硫含量基本满足HRB400E钢LF精炼渣要求。低硫低钛高炉渣LF精炼终渣成分为/%:37.40~46.50CaO,12.30~15.10MgO,21.70~26.70SiO_2,5.74~17.00Al₂O_3,2.44~3.39TiO_2,0.36~1.42MnO,0.75~1.62Fe₂O_3,0.200~0.597S,钢水脱硫率为10.0%~41.5%,HRB400E钢终点[S]为0.008%~0.029%,与现工艺精炼渣（折渣和钢包渣终渣成分/%:34.30~42.90CaO,13.60~18.10MgO,24.00~26.50SiO_2,4.88~11.00Al₂O_3,0.71~1.12TiO_2,0.47~1.47MnO,0.81~1.72Fe₂O_3,0.245~1.132S）的脱硫效果相当（HRB400E钢终点[S]0.027%~0.032%）。     

轴承钢中大尺寸夹杂物的特征、来源及改进工艺

以韶钢BOF-ARS (氩站)-LF-RH-CC工艺路线生产GCr15轴承钢为研究背景,采用水浸超声探伤缺陷定位解剖、夹杂物金相显微镜与扫描电镜检验、全冶炼-连铸过程跟踪取样相结合的方法,研究了大尺寸夹杂物的特征和来源,并提出改进工艺。研究结果表明,大尺寸夹杂物主要有两类,一类是含6%~7%SiO₂(质量分数)的低熔点CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂类大颗粒微观夹杂,尺寸分布在50~500 μm范围,另一类是不含SiO₂的CaO-MgO-Al₂O₃类宏观夹杂,尺寸不小于500 μm。前者的主要来源为出钢的过程采用高黏度的低碱度渣与高熔点的石灰混加所引起的化渣不均匀而导致的卷渣;后者主要因为LF精炼工序添加的大量的铝钙精炼渣难以及时熔化而被卷入到钢液内部所导致。因此,精炼渣的设计和造渣工艺优化是改进上述大尺寸夹杂物的关键。改进后造渣工艺为,出钢过程中用钙铝精炼渣取代低碱度渣,并减少LF精炼工序外加的渣料,控制炉渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))在5~9范围,Al₂O₃质量分数为23%~28%。改进后炉渣流动性好,水口结瘤现象得到改善,轧材中主要为细小的MgO-Al₂O₃尖晶石及复合硫化物类夹杂,成品探伤合格率得到有效提升。     

高品质含钛焊丝钢生产过程中夹杂物的行为演变

采用扫描电镜观察了含钛焊丝钢中夹杂物的形貌与组成,重点分析了冶炼过程中夹杂物的形成和演变规律。结果表明,LF进站前的夹杂物主要类型为球形的SiO₂-Al₂O₃复合夹杂物,其尺寸在6 μm左右;在LF精炼中,SiO₂-Al₂O₃型夹杂物转变为不规则椭球形SiO₂-Al₂O₃-CaO型夹杂物,其尺寸为5～10 μm。且随着精炼的进行,夹杂物的数量密度由LF进站前的131.81变成最终出站时的42.84个/mm2。在钢水精炼期间,夹杂物成分由最初的w(Al₂O₃)＜20%的区域向CaO含量升高的区域移动,Al₂O₃的质量分数为20%～35%;LF精炼结束后的夹杂物类型除了SiO₂-Al₂O₃-CaO外,还存在较多的近球形SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO与形状不规则的SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO-TiO_x系夹杂物。另外,在铸坯中的复合氧化夹杂物的外层还发现有TiN夹杂物析出。夹杂物成分最终在铸坯中停留在w(Al₂O₃)＜25%的区域,数量密度降低到27个/mm2左右。     

易门铜业Φ2.4×3.6 m球磨机磨矿介质配比优化研究

针对易门铜业Φ2.4×3.6 m球磨机装补球制度不合理、磨矿产品细度低、分级机效率偏低及循环负荷偏高等问题,基于矿石的力学性质及粒度组成分布情况,采用段氏球径半理论公式对推荐初装介质配比进行计算,最终确定初装球方案为Φ80 mm∶Φ60 mm∶Φ50 mm∶Φ40 mm=30%∶25%∶25%∶20%。将推荐钢球配比方案与现场方案进行实验室磨矿对比试验,结果表明：与现场方案相比,推荐方案的过粗级别+0.150 mm产率降低了2.38个百分点,磨矿细度（-0.074 mm占比）提高了5.14个百分点,中间级别-0.150+0.010 mm产率提高了1.08个百分点,磨矿技术效率增长了3.39个百分点。由此可见,采用推荐初装钢球配比作为易门铜业Φ2.4×3.6 m球磨机磨矿介质,其优化效果明显。     

高硅Fe-Si-Ni熔体还原脱磷反应动力学

基于电硅热法生产300系列不锈钢镍、铬铁合金基料工艺开发,着重研究高硅Fe-Si-Ni熔体的还原脱磷问题。试验证明,Fe-Si-Ni熔体的脱磷率主要取决于熔体中的硅含量,固态脱磷渣的物相结构检测表明,磷元素在渣中的存在形式不仅有Ca₃P₂简单组分,还存在Ca₄SiP₄和Ca_10+xSi_12-2xP₁₆等复杂组分。提出了Fe-Si-Ni熔体还原脱磷过程发生“回磷”现象的反应机理,根据试验数据给出了10 kg感应炉的脱磷宏观反应动力学公式通式为dw([P])/dt = -Aw([P]) + Bt(A、B为经验常数)。对于沉淀脱磷(SiCa合金作为脱磷剂,CaO-CaF₂为吸附渣),其宏观反应动力学公式为[%P] = 0.101e-0.101t+1.06×10-4t2-0.0301([%P]表示合金中磷的质量分数w([P])乘以100,t表示脱磷时间)。对于界面脱磷(CaO_(饱和)-CaF₂为脱磷渣),其宏观反应动力学公式为[%P] = 0.113e-0.113t+ 7.76×10-5t2+ 0.001 43。     

钢渣改性生物质废弃材料制备生态活性炭及其降解甲醛性能

以钢渣与生物质废弃材料为研究对象,利用钢渣中含有的金属氧化物对生物质废弃材料进行改性处理获得生态活性炭,研究钢渣种类、钢渣粉磨时间和钢渣超微粉用量对生态活性炭降解甲醛性能的影响。利用X-射线荧光光谱仪（XRF）、X-射线衍射仪（XRD）、激光粒度仪（LPSA）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、比表面积及孔径测定仪（BET）和扫描电子显微镜（SEM）测试钢渣超微粉的化学成分、钢渣超微粉的矿物组成、钢渣超微粉的粒径分布、钢渣超微粉的结构组成、生态活性炭的孔结构和生态活性炭的微观形貌。结果表明:钢渣为电炉渣,钢渣粉磨时间为90 min,钢渣超微粉用量为20 g制备的生态活性炭具有良好的降解甲醛性能与合理的经济性,即10 h后甲醛降解率为57.5%。电炉渣中Fe元素与Mn元素含量高,其中Fe元素促使大量甲醛在活性炭的多孔结构中形成富集,Mn元素对富集的甲醛进行催化降解,实现吸附降解与催化降解的协同作用。适当延长钢渣粉磨时间可以减小钢渣超微粉的粒径大小与改善钢渣超微粉的粒度分布均匀程度,有利于提高钢渣超微粉与活性炭、甲醛的降解作用面积。适量的钢渣超微粉可以提高生态活性炭的粉化率,抵消由于孔容积与比表面积降低导致的活性炭吸附降解作用下降的问题。