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.      

温度对CaO-SiO2-Al2O3-MgO高炉渣系Al2O3活度的影响

 Al₂O₃作为熔渣中的主要组元之一,其对熔渣的冶金性能的影响尤为突出。对于高炉炼铁而言,高炉渣中Al₂O₃增加会对炼铁及脱硫造成不利影响。然而,随着中国钢铁工业的不断发展,相对低廉的高Al₂O₃进口铁矿石使用量不断攀升,使得高炉渣中Al₂O₃含量明显增加,高炉渣中Al₂O₃质量分数往往大于15%,更高的甚至大于20%。目前关于高Al₂O₃高炉渣系中Al₂O₃组元的热力学性质(例如采用参考渣法测定Al₂O₃的活度)及其对炉渣冶金性能的影响等研究鲜有报道,而温度是影响冶金熔渣冶金性能的重要热力学因素之一,因此探讨温度对冶金熔渣中Al₂O₃组元活度影响的规律不仅具有重要的研究意义,同时也为现场实践提供坚实的理论依据。采用参考渣法对1 773～1 873 K温度条件下CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO高炉渣系Al₂O₃活度进行测定,并采用Raman光谱对熔渣的结构进行检测。考察了温度对CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO高炉渣系Al₂O₃活度的影响。结果表明,随着温度的增加,熔渣中Al₂O₃的化学势降低,熔渣与铜金属熔液之间的反应向右移动来达到新的平衡,因而Al₂O₃的活度随着温度的增加逐渐降低。温度的增加使熔渣中Al₂O₃与碱性金属氧化物发生反应,使钙铝酸盐(CaO·Al₂O₃和CaO·2Al₂O₃)和镁铝酸盐(MgO·Al₂O₃)等复合物生成量增加,此时熔渣的结构由于O2-的增加而逐渐发生解聚,熔渣中的自由Al₂O₃减少,从而导致Al₂O₃活度逐渐降低。     

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-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.      

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。     

Al2O3对高炉渣物化性能和结构影响研究综述

随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用铁矿原料品位逐渐降低,高铝质铁矿原料的应用导致高炉渣中Al₂O₃质量分数增加,已影响到高炉的正常操作。着重阐明Al₂O₃对高炉渣物理化学性能和结构的影响,为高铝原料的高炉冶炼提供科学依据和理论指导。首先说明了Al₂O₃质量分数对高炉渣熔化性温度、黏度、密度、表面张力和脱硫能力的影响,讨论了铝硅酸盐炉渣的结构以及Al₂O₃在炉渣结构中扮演的角色,并结合结构信息分析了炉渣结构与物理化学性质之间的关系。探讨了目前针对高Al₂O₃质量分数渣系高炉冶炼的工艺和可能的基于铝硅酸盐基高炉渣的造渣制度。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣对Al2O3的溶解

为了控制低碳铝镇静钢中Al₂O₃夹杂物,并提升渣系对Al₂O₃夹杂物吸附能力,采用FactSage 8.1模拟计算CaO-SiO₂-Al₂O₃-5%MgO-5%FeO渣系的等黏度图和等ΔC/η(ΔC=C■-C■,η为渣的黏度)值线图。根据模拟计算图选取合适的五元精炼渣做Al₂O₃的吸附试验,试验研究了Al₂O₃在CaO-SiO₂-Al₂O₃-5%MgO-5%FeO渣系中的溶解速率,讨论了Al₂O₃棒浸入深度、直径、转速、渣成分以及温度对Al₂O₃溶解速率的影响,求解了Al₂O₃在溶解过程中的活化能。最后,采用场发射扫描电子显微镜(Apreo S HiVa...     

CaF2-CaO-Al2O3-SiO2-MgO五元渣的表面张力及其在镍基合金电渣重熔的应用

试验研究了五元渣（/%:50~65CaF₂,6~15CaO,18~30Al₂O₃,4~10SiO₂,1~7MgO）的组元含量、熔渣温度（1330~1463℃）对表面张力的影响。结果表明,随熔渣温度升高,其表面张力下降,1463℃五元渣的表面张力为0.372~0.418 N/m。60CaF₂-15CaO-6SiO₂-18Al₂O₃-5MgO具有较低的表面张力（0.375 N/m）,较好的流动性和低粘度值。3 t电渣炉熔炼镍基合金Inconel 600和625的工业应用结果表明,电渣锭成分均匀,[O]≤20×10^-6,[N]≤50×10^-6,平均电耗从原ANF-6渣重熔的1933 kWh/t降至1 326 kWh/t。     

AlF3-(Li,Na)F-(Al2O3-Y2O3)熔盐体系物理化学性质研究

为进一步优化电解制备Al-Cu-Y合金的热、动力学条件,对AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)熔盐体系的密度、黏度及电导率变化规律进行研究。分别采用阿基米德法、连续变化电导池常数法和旋转法测定AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)熔盐体系在温度为900~1 000 ℃范围内,n((Li, Na)F): n(AlF₃)=2.5时的密度(ρ)、电导率(σ)、黏度(η)随温度和组分的变化规律,结果表明:在温度900~1 000 ℃范围内,AlF₃-(Li, Na)F-(Al₂O₃-Y₂O₃)体系中Al₂O₃和Y₂O₃的含量一定,密度-温度、黏度-温度和电导率-温度之间均呈线性关系。在温度为950 ℃条件下,熔盐体系的密度随Al₂O₃含量的增加而线性减小,随Y₂O₃含量的增加而线性增加; 电导率随Y₂O₃或Al₂O₃含量的增加而线性减小; 体系的黏度则随Y₂O₃或Al₂O₃含量的增加而线性增加。      

CaF2-Al2O3-MgO-CaO电渣重熔渣系成分与性质演变行为

电渣重熔过程熔渣成分变化使其性质发生改变，将影响重熔工艺顺行和铸锭质量。针对CaF₂-Al₂O₃-MgO-CaO电渣重熔渣系，研究氟化物挥发导致的熔渣成分变化规律，分析随成分变化熔渣结晶行为及流动性质的演变规律。研究结果表明，在电渣重熔过程因氟化物挥发造成熔渣中CaF₂和Al₂O₃含量下降，CaO含量上升，而MgO含量基本保持不变。随熔渣成分变化，渣层中析出的CaF₂晶体由点状或球状变为块状或条状，MgO·Al₂O₃晶体由球状变为树枝状，作为主要析出相的铝酸钙晶体由CaO·6Al₂O₃变为CaO·2Al₂O₃并最终变为12CaO·7Al₂O₃。生产中结晶器上部的渣皮更易发生分层结晶现象，析出相中靠近熔池侧主要为CaF₂晶体，靠近结晶器侧主要...     

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。     

Al2O3对超高碱度连铸保护渣理化性能的影响

Al₂O₃是一种两性氧化物,在高碱度条件下呈现酸性氧化物特征,而在低碱度条件下表现出碱性氧化物的行为,是冶金熔渣中常见的一种组元.以超高碱度保护渣(综合碱度R=1.75)为研究对象,分析了Al₂O₃对保护渣流动特性、熔化特性和凝固特性的影响规律.研究结果显示:渣中Al₂O₃质量分数每增加1%,熔化温度上升5℃左右,转折温度下降12℃左右,开始结晶温度平均下降11℃左右.平均结晶速率随渣中Al₂O₃质量分数的增加而减小.且随着Al₂O₃质量分数的增加,保护渣结晶矿相中晶体比例逐渐降低,但晶体保持枪晶石的种类不变.     

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))。     

w(MgO)/w(Al2O3)对复合炉料熔滴性能的影响

 高炉炉料中适宜的w(MgO)/w(Al₂O₃)可以提高炉渣的冶金性能,有利于高炉的冶炼,以达到增产、节能和降耗的目的。为探究MgO质量分数对复合炉料性能的影响,在试验过程中分别改变复合炉料内烧结矿、球团矿的w(MgO)/w(Al₂O₃),使用高温熔滴炉检测其熔滴性能,并对未滴落物进行XRD、SEM-EDS检测,探究渣中成分和分布规律,最终得到合理的MgO配分结构。试验结果表明,烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由0.8增加至1.2的过程中,滴落温度先减小后增大,软熔带位置不断下移并呈现先变窄后变宽的趋势,镁硅钙石和镁黄长石的含量不断增大,而尖晶石和方镁石含量在w(MgO)/w(Al₂O₃)超过1.0后逐渐增大;球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由1.39增加至2.09的过程中,熔化区间先减小后增大,软熔带先上移后下降。烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.0、球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.74时,熔滴特征值为95.55 kPa·℃,复合炉料熔滴性能最佳,有利于高炉顺行。     

曲轴钢CaO-CaF2-SiO2-Al2O3四元渣系组分活度的热力学计算

ANF-8渣系是目前曲轴钢电渣重熔工艺常用的渣系,具有很强的脱硫、脱磷以及去除非金属夹杂物能力,但是渣系碱度较高,钢液容易出现吸氢增氧问题,从而降低钢材的综合性能,而适当加入SiO₂可以减少此类问题的发生。针对SiO₂质量分数对ANF-8渣系性能影响的问题,采用共存理论,以ANF-8渣系为基础,对不同温度下、不同SiO₂质量分数的炉渣组元活度进行计算,对渣系组分的活度变化规律进行定量分析,进而达到优化高温下渣系热力学性能的目的。由计算结果可知,加入SiO₂对渣系组元的活度影响较大,渣中CaO活度下降,CaF₂、SiO₂和Al₂O₃的活度上升;温度变化对各组元活度的影响不大。对渣系方案的SiF₄平衡分压,炉渣的熔点、黏度、表面张力以及夹杂物类型进行统计分析,得出质量分数为6%的SiO₂含量能够提升炉渣的整体性能。