碳饱和铁水中TiC/N析出热力学研究

高炉原料中添加一定量的含钛原料是有效延长高炉寿命的方法之一,钛溶解度与温度间热力学关系是指导含钛铁水有效护炉的理论依据。以某钢厂生铁和商业钛铁合金为原料,制备得到含钛铁液,利用高温共聚焦显微镜(CSLM)进行高熔点物相TiC/N在线析出研究,从而获得铁水中钛的溶解度与温度的对应关系。研究结果表明,当生铁中钛的质量分数分别为0.31%、0.36%和0.47%时,对应的析出温度分别为1 715.1、1 745.1和1 814.1 K。氮分压为10~5 Pa时,钛的质量分数分别为0.07%、0.11%和0.25%的铁液中TiC/N析出温度分别为1 535.6、1 594.3和1 729.8 K。得到熔融生铁中,钛的活度系数与TiC析出温度之间的关系式;同理,氮分压为10~5 Pa时,得到了钛的活度系数与温度间的关系式。     

高炉钛矿护炉存在问题及讨论

高炉配加含钛炉料是保护炉缸的措施之一，其护炉机制尚不明确，使用效果差异较大，长期使用还会给高炉操作带来一些不利影响。为此，对钛矿护炉机制和护炉失败原因进行了讨论，并通过热力学计算的方法，系统研究了钛矿护炉时高炉渣TiO₂含量、铁水TiC析出温度及钛含量的合理控制范围，从而指导生产实践，为高炉操作者选取钛矿护炉操作参数提供理论依据和参考。研究结果表明：钛矿护炉主要是通过降低铁水流速和促进炭砖复合保护层形成的双重作用来实现。消除炉缸侧壁气隙，保证传热体系的完整，可提高钛矿护炉效果。当前计算工况下，高炉渣中TiO₂质量分数、铁水TiC析出温度、铁水中钛质量分数分别控制在1.5%～3.0%、1 300～1 400℃、0.064%～0.11%范围内，能够有效护炉，减轻其带来的不利影响。     

含钛铁水转炉冶炼及其预脱钛行为研究

基于河钢集团唐钢公司150 t转炉含钛铁水冶炼实绩,采用冶金热力学分析和现场试验相结合的方法,研究了含钛铁水转炉造渣冶炼及其预处理喷氮预脱钛行为。研究结果表明:铁水钛的质量分数在0.12%以下时,转炉采用单渣法冶炼,可控制喷溅。向含钛铁水中喷吹氮气,促使氮化钛类物质析出,从而降低铁水钛含量的方法可行。铁水氮含量越高、温度越低,越有利于铁水脱钛反应的进行。平衡条件下,铁水温度和钛的质量分数分别控制在1573 K和0.12%时,铁水中平衡溶解氮的质量分数在13×10-6;铁水预处理喷氮气预脱钛,其脱钛率在20%左右。     

高炉中析出Ti(C,N)的热力学探讨

由热力学计算结果分析了高炉冶炼含TiO_2铁矿时钛的物理化学行为,指出:有固体碳存在的,渣—铁界面不可能有纯TiN生成,析出的固体应该是Ti(C,N),其中TiN含量随着渣—铁界面处氮分压值的增加而增加。当高炉渣含TiO_2为13—28％时,生铁含钛量主要受形成碳氮化钛的反应所控制,与渣中TiO_2含量无关,温度低,有利于限制Ti(C,N)的析出。“低硅钛”操作是合理的。     

含钛高炉渣铁侵蚀炉衬的显微结构分析

对含钛高炉渣，铁显微结构的研究表明，攀钢高炉随冶炼强度的提高，炉渣组成发生变化，渣中TiC,TiN,Ti(C,N)含量减少，影响护炉效果，含钒钛的铁水中含有TiC,TiN,Ti(C,N),对护炉起着很大作用，因此钒钛矿护炉不单是含钛渣完成的，也有含钒钛铁水的作用。     

钒钛铁水中钒钛热力学分析

本文从热力学角度,对钒、钛在铁水中的溶解度,以及不同温度,不同渣中TO_2时的平衡含钛量进行了计算。结果表明:造成铁水粘度增加的原因是[Ti_平]>[Ti_溶]生成TiC、TiN或Ti(CN)。同时,对Fe-C-j(V,Ti)三元系的活度进行了理论推导,为今后进一步研究钒钛铁水的物理化学性质提供依据。     

含钛铁水流动性能研究

针对含钛铁水容易变粘稠的特点,在实验室中研究了不同[Si]、[Ti]含量变化对铁水粘度,熔化性温度以及流动性能的影响;结合热力学计算分析了钛在铁水中溶解度同温度变化的关系。结果表明:铁水变稠主要受钛的溶解和析出影响,[Si]对钛溶解具有消弱作用,铁水中∑[Si+Ti]为0.6%左右,含钛量在0.29%以下时,钛对铁水的粘度影响较小,适宜炉温的选择是防止含钛铁水变稠,铁水粘罐,渣铁难以分离等的关键。     

利用连续测量铁水温度判断高炉炉况

直至目前为止,人们对炉温的判断都是以生铁含矽为标志。从1963年起,我们开始点测铁水温度,发现同样的生铁含矽有很不相同的铁水温度。为了找出铁水温度与高炉工作状况的关系,1965年4月份开始进行了连续测量铁水温度试验。试验得出,铁水温度曲线变化,能反映炉缸工作状况,高炉顺行情况,比生铁含矽更灵敏的反映炉温变化动     

钛对高硼钢凝固组织及析出相的热力学分析

通过热力学计算和试验,研究了钛合金化后高硼钢含钛析出相在液相和凝固过程中的析出规律,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了高硼钢的凝固组织。研究结果表明不加钛的合金铸态组织由硼化物、铁素体、珠光体组成,钛合金化后铸态组织由第二相TiC、硼化物和铁基体组成;热力学计算结果表明含钛析出相均不可能在液相中析出,TiC在凝固的过程中析出,析出温度为1 691 K,析出时的凝固分数为29%,析出相的析出顺序为TiCTiB2TiB。     

真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC

中国超过50％钛资源在高炉冶炼过程中进入炉渣,渣中TiO2的质量分数高达20％～30％,是一种高附加值二次资源,但在对该资源综合利用过程中,始终未能解决经济提取、硅钛难分,二次污染严重等问题.在热力学理论指导下进行真空碳热还原-酸浸联合工艺处理含钛高炉渣制备TiC研究.研究表明,碳热还原温度越高或相同温度下真空度越高越有利于炉渣中各成分还原;随着真空度增加碳热还原温度要求降低;当温度达到1 573K,真空度为1 Pa,可将SiO2还原得到具有高蒸气压的SiO、MgO被还原为Mg蒸气而离开体系,可实现渣中硅镁与钛彻底分离;真空碳热还原含钛高炉渣制备TiC的最佳条件:还原温度1673 K,炉渣粒度75μm占80％,渣碳质量比100∶38.     

动态氧化条件下含钛高炉熔渣中钙钛矿析出与长大机理

动态氧化不仅有利于含钛高炉熔渣中钛组分富集于设计相(钙钛矿相),同时还会促进钙钛矿相析出与粗化,在自然重力作用下粗化的钙钛矿实现重力富集与沉降分离.本文运用玻璃形成动力学方程,对动态氧化条件下含钛熔渣中钙钛矿相形核速率和晶体生长速率进行分析和研究.结果表明,向熔渣鼓入氧气,低价钛逐渐氧化为四价钛,促进钙钛矿析出反应的进行,提高了钙钛矿晶体生长速率.继续通入氧气则氧化时间过长,熔渣中高熔点TiC和TiN固体颗粒基本消失,黏度降低,异相形核转化为均相形核,析出温度显著降低,析晶温度区间缩短,不利于钙钛矿晶粒粗化和长大.      

钒钛磁铁矿冶炼铁水的黏流性能及其影响因素

钒钛磁铁矿是中国重要的铁矿资源之一,具有极高的综合利用价值,钒钛磁铁矿的高效冶炼将带来巨大的经济收益,铁水的黏流性能是影响高炉顺行的关键因素.钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到的钒钛铁水,其流动性能较普通矿冶炼的铁水差,导致出铁困难、黏罐和黏沟等现象,严重影响冶炼的顺行.以现场含钒、钛铁水为研究对象,通过自主研发的高精度低黏性熔...     

HRB500E抗震钢筋中钛化物析出热力学分析

 钢液凝固过程中钛化物在液相、固相的存在形态对固相组织的性能有着重要的影响,其第二相析出起到细化晶粒的作用。为分析HRB500E抗震钢筋钢中TiN、TiC、Ti(C,N)析出物的析出规律,对TiN、TiC、Ti(C,N)析出物进行热力学计算。结果表明,TiN、TiC在钢液成分均质状态下难以析出,TiC_0.19N_0.81在温度为1 843 K时析出;在凝固过程中,由于Ti、N在凝固前沿富集,TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件,析出温度为1 745 K;在固相奥氏体中,TiN和TiC粒子具备析出热力学条件,TiC析出温度比TiN的低,铁素体中有TiC的析出。     

高炉加钛护炉时铁水钛硅比的控制

为了探析高炉加钛护炉时的钛含量控制,结合钛硅比(w([Ti])/w([Si])),对实际钛分配比的影响因素进行总结。利用炉渣活度、铁水元素活度,分别计算铁水碳和硅还原渣中(TiO₂)平衡时的成分,并讨论平衡时钛硅比随铁水温度、炉渣二元碱度、铁水硅含量和铁水硫含量的变化。结果表明,硅还原钛硅比<实际钛硅比<碳还原钛硅比。硅还原理论钛硅比受各项参数的影响较小,碳还原钛硅比受铁水温度和铁水硅含量的影响较大,导致铁水钛含量在高温时有发散现象。因此,护炉时期,需着重关注铁水温度和钛硅比。     

碳饱和熔铁中Ti化合物析出规律的研究

利用过饱和析出法,研究了碳饱和熔铁中Ti与TiC、Ti(C,N)的平衡.结果表明,在铁液中与Ti(C,N)平衡的Ti含量远小于与TiC平衡的Ti含量;Ti的溶解度值与温度近似成线性正比关系,与N2分压成反比关系.对实验铁样进行电镜分析发现,Ti沉积物在坩埚底部和侧面较多,而铁液表层和中心部位较少,表明Ti化合物是以非均质形核晶体析出,相比较石墨质耐火材料更有利于Ti化合物的非均质形核.     

碳饱和铁液中钛溶解度测定探讨

介绍了碳饱和铁液中钛溶解度的不同测定方法，对测定结果进行了比较，分析了可能存在的误差原因；当利用含钛物料护炉时，铁液中含钛量应控制在一定的范围内，从而为高炉冶炼钒钛磁铁矿提供指导．     

A Model to Simulate Titanium Behavior in the Iron Blast Furnace Hearth

The erosion of hearth refractory is a major limitation to the campaign life of a blast furnace. Titanium from titania addition in the burden or tuyere injection can react with carbon and nitrogen in molten pig iron to form titanium carbonitride, giving the so-called titanium-rich scaffold or buildup on the hearth surface, to protect the hearth from subsequent erosion. In the current article, a mathematical model based on computational fluid dynamics is proposed to simulate the behavior of solid particles in the liquid iron. The model considers the fluid/solid particle flow through a packed bed, conjugated heat transfer, species transport, and thermodynamic of key chemical reactions. A region of high solid concentration is predicted at the hearth bottom surface. Regions of solid formation and dissolution can be identified, which depend on the local temperature and chemical equilibrium. The sensitivity to the key model parameters for the solid phase is analyzed. The model provides an insight into the fundamental mechanism of solid particle formation, and it may form a basic model for subsequent development to study the formation of titanium scaffold in the blast furnace hearth.     

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℃.