高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

大型高炉铜冷却壁渣皮物相组成及性能分析

 高炉铜冷却壁热面形成的渣皮是保障冷却壁寿命的关键。基于高炉中修，针对铜冷却壁热面的渣皮进行实地取样，通过化学成分分析、XRD分析以及SEM EDS分析，并结合FactSage热力学计算及激光法导热分析，对大型高炉铜冷却壁表面形成渣皮的化学成分、微观形貌、高温性能和导热性能进行系统研究，探明了大型高炉铜冷却壁热面渣皮的物相组成和基础性能。结果表明，高炉铜冷却壁渣皮具有明显的分层结构，主要物相为二铝酸钙(CaAl4O7)、硅灰石(Ca2Al2SiO7)和钙长石(CaAl2Si2O8)等；通过FactSage软件计算渣皮熔化温度和黏度，发现沿着渣皮的生长方向，熔化温度降低，流动性降低；并通过传热计算得出合理渣皮厚度条件下的热流强度，从而为高炉生产实践提供理论指导。     

高炉炉缸含钛保护层物相及TiC0.3N0.7形成机理

基于高炉破损调查取样分析, 借助X射线荧光分析、X射线衍射分析、电子探针分析、扫描电子显微镜结合能谱分析等手段分析了高炉炉缸、炉底不同部位形成的含钛保护层化学成分、物相组成和微观形貌, 并建立正规溶液热力学模型对Ti (C, N)形成的热力学条件进行分析, 然后针对高炉的实际工况, 明晰高炉炉缸TiC_0.3N_0.7形成的条件.结果表明, 高炉炉缸侧壁最薄处炭砖残余厚度仅为200 mm; 炉缸炉底炭砖表面普遍存在含钛保护层, 保护层平均厚度在300~600 mm左右, 高炉炉缸不同部位形成的保护层中Ti(C, N)主要以TiC_0.3N_0.7形式存在, 并与Fe相聚集在一起.Ti (C, N)固溶体实际混合摩尔生成吉布斯自由能显著低于标准混合摩尔生成吉布斯自由能和理想混合摩尔生成吉布斯自由能.在不同温度条件下, TiC和TiN在固溶体中存在的比例不同, 高温时以析出TiC为主, 低温时以析出TiN为主.Ti (C, N)固溶体的形成与高炉热力学状态条件直接相关, TiC_0.3N_0.7在该高炉炉缸中的形成温度为1423℃.      

氧化钾对高炉渣冶金性能的影响

以某钢铁企业A高炉炉渣主要成分为基准,添加不同含量的氧化钾,配制试验渣系,利用旋转黏度仪研究了氧化钾对高炉渣黏度和熔化性温度的影响,并利用Fact Sage 6.4热力学软件对炉渣初晶温度进行计算分析。结果表明:在试验条件下,炉渣的熔化性温度随着K2O含量的升高呈现先降低后升高的的趋势,炉渣熔化性温度从1 381℃降低到1 362℃,其最大降低幅度在20℃左右,这主要是因为K2O含量的升高导致炉渣初晶相从黄长石相逐渐转变为镁铝尖晶石相;炉渣黏度随K2O含量的增加先升高后降低,但变化幅度不大;通过计算发现炉渣表观活化能基本保持不变,这和炉渣黏度变化幅度较小相一致。     

高炉炉缸用Al2O3-SiO2-SiC浇注料抗渣铁侵蚀机制研究

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征,明晰其侵蚀机制,并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明：浇注料的抗铁水侵蚀性能较好,且浇注料2的抗铁水侵蚀性能优于浇注料1;浇注料的抗熔渣侵蚀性能较差,浇注料1的抗熔渣性能远优于浇注料2。浇注料被铁水侵蚀是通过铁水的渗透、冲刷和硅化合物的反应形成的。浇注料被熔渣侵蚀是通过浇注料的溶解、熔渣的渗透和两者界面处发生的反应进行的。硅化合物会通过与铁液发生反应促进铁水侵蚀浇注料,氧化铝则对渣侵蚀浇注料的影响较大。在高炉运行过程中,浇注料1的使用价值超过浇注料2,更适合应用于铁口中心线下的炉缸侧壁处。     

氯元素在高炉中的热力学行为

为了探究高炉中氯元素的行为规律,以国丰1号1780m3高炉为研究对象,采用FactSage 6.4软件通过热力学计算系统分析高炉实际冶炼条件下的氯元素行为。结果表明,高炉入炉料中的氯化物与高炉中的P2O5、SiO2、H2O、CO2、H2等均会发生反应,且炉料在下降过程中在高炉不同区域会与不同的物质发生反应。入炉料中的氯元素主要以气体HCl的形式释放,被释放的HCl会随着煤气流的上升黏附在炉料和炉壁上,从而与炉料炉壁中的物质发生一系列复杂的物理化学反应,从而生成NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2等氯化物,随着炉料继续下降氯化物又会以HCl的形式逸出,因而形成氯化物在高炉内的循环富集。未参加反应的HCl随着炉顶煤气逸出,对后续的除尘设备、发电装置、煤气管道等均会产生一定的影响。通过氯元素在高炉内的热力学行为分析,可以更好地掌握氯元素在高炉中的演变规律,为降低氯元素对高炉干法除尘工艺的危害提供充分的依据。     

柳钢4号高炉钛矿护炉效果及影响钛分配比的因素

结合柳钢4号高炉钛矿护炉实践,重点对炉缸侧壁温度上升的原因、钛矿护炉的效果,以及影响钛分配比的因素进行了分析。4号高炉炉缸侧壁温度上升的主要原因为炭砖侵蚀、原燃料质量波动,尤其是焦炭质量,以及炉内钛残留量减少等。采取钛矿护炉操作后,侧壁温度明显降低,温度上升势头得到有效控制。高炉钛分配比受渣铁成分和温度的影响较为明显,适当提高炉渣碱度和铁水温度、增大铁水硅含量及降低硫含量等有利于钛分配比的提高。     

Al_2O_3和MgO对炉渣热焓的影响及热力学分析

为了研究Al_2O_3和MgO对炉渣热焓、Al_2O_3和MgO活度及炉渣液相区的影响,以酒钢高炉炉渣成分为基础,通过Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的热焓、活度和液相区变化。结果表明,随着Al_2O_3和MgO含量的增大,炉渣热焓值均逐渐增大,Al_2O_3和MgO在炉渣液相中的活度也逐渐增大。炉渣液相区随着Al_2O_3和MgO含量的提高及温度的升高而扩大,根据炉渣实际成分,当Al_2O_3含量低于10%,适当降低碱度和MgO含量可扩大炉渣液相区,当Al_2O_3含量大于10%时,提高碱度和MgO含量有利于液相区的扩大。     

MnO对低镁含钛炉渣流动性及热力学性质的影响

为分析钛矿护炉及锰矿洗炉条件下MnO对炉渣黏度的影响,以低镁含钛炉渣为基础渣系,通过试验和Factsage计算分别研究了不同温度下MnO含量与炉渣黏度、熔化温度、活度等的变化关系。结果表明,在本试验条件下,炉渣黏度、开始熔化温度和完全熔化温度随MnO含量增大而降低,当MnO含量大于1.5%时,其对炉渣黏度降低的作用减弱。在炉渣冷却过程中,黄长石是最主要的析出相,并最先从渣中析出,增大炉渣中MnO含量利于增加液相含量,抑制熔点相对较高的物相形成,从而改善炉渣流动性。同时,随着MnO含量的增加,炉渣热焓增大,渣中固相含量和比热容以及液相炉渣结构等是影响炉渣热焓的主要因素。另外,液相炉渣中MnO和TiO_2的活度随MnO含量的增加呈现相反的变化趋势,MnO活度的增大与TiO_2活度的减小,也进一步反映出MnO具有简化炉渣结构的作用。     

红土镍矿直接还原生产含镍粒铁脱硫试验研究

以红土镍矿为原料,配加还原剂、熔剂和添加剂制成含碳球团,在高温下进行还原和熔分,制取含镍粒铁。对红土镍矿制取粒铁过程的脱硫机理进行了研究,并结合试验分析了还原熔分温度、时间、石灰石添加量和MnO添加量对脱硫效果的影响。结果表明:还原熔分温度、时间、石灰石添加量都能在一定程度上影响粒铁硫含量和脱硫率,但效果不显著;MnO添加量对脱硫效果影响显著,当MnO添加量从0增加至3%时,粒铁的硫含量由0.13%降至0.06%,脱硫率由51.4%增至77.6%,脱硫效果明显提高,且添加MnO对粒铁中Ni、Fe品位和Ni、Fe回收率影响较小。