关于渣中氢溶解度的研究

本文研究了CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO渣系中氢的溶解度,得出渣中CaO/SiO_2、MgO、Al_2O_3及附加成分TiO_2、Cr_2O_4Na_2O、BaO以及温度对氢在该渣系中溶解度的影响。     

高硫硅锰合金脱硫研究

针对高硫硅锰合金,采用高温硅钼炉、XRD以及常规化学分析法,研究了CaO-BaO-MgO-SiO2-CaF2五元脱硫渣系中MgO,CaO,BaO对脱硫效果的影响.研究结果表明:随着BaO与CaO质量比的增加,脱硫率先升高后降低.当MgO的质量分数为8%,CaF2的质量分数为10%,BaO与CaO的质量比为09143时,脱硫率达到944%;当MgO的质量分数为12%,CaF2的质量分数为14%,BaO与CaO的质量比为07879时,脱硫率达到954%.当CaO的质量分数为35%,BaO的质量分数为32%时,随着MgO质量分数的增加脱硫率先升高后降低,MgO的质量分数为8%时,渣的脱硫能力最高.     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相CaO,并导致钢中含有CaO类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差. 利用FactSage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化. 结果表明,CaO/Al2 O3 质量比在1. 5左右添加质量分数为3% CaF2 可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着CaF2 含量的升高呈现先降低后升高的趋势,MgO的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大. 在SiO2 质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着CaO/Al2 O3 质量比的增加而降低,在SiO2 的质量分数低于30%区域随着CaO含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在SiO2 含量高的区域随着Al2 O3/SiO2 质量比的增加而升高,在SiO2 含量低的区域随着CaO/SiO2 质量比的增加而增加. 根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:CaO 50% ~60%, Al2 O3 20% ~35%, SiO2 5% ~10%, MgO 5% ~8%, CaF2 0~5%. 优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

CaF2对CaO-Al2O3渣系熔点影响测定

CaO-Al203渣系是钢水精炼最常用的渣系,该文通过实验确定了CaO含量为55％、Al203含量为45％、CaF2含量为9％的精炼渣渣组成半球点及流动点最低,分别为1339℃和1351℃.在相同的精炼温度下,其过热度和流动性最好.     

Na_2O对CaO-Al_2O_3基渣系性能的影响

分析了向CaO-Al2O3基熔渣中添加Na2O对熔渣性能的影响,并比较了几种不同的添加剂对渣系黏度的影响.研究表明:w(CaO)/w(Al2O3)=1.1时,渣系中随着Na2O含量的增加,CaO-Al2O3渣系的黏度先降低后升高,在Na2O质量分数为4%处出现极小值;Na2O的添加还会导致CaO-Al2O3渣系的熔化温度升高;Na2O,Li2O和MgO都可以降低CaO-Al2O3渣系的黏度,其降低渣系黏度的能力由大到小依次为Li2O>Na2O>MgO.综合考虑Na2O对渣系黏度和熔化温度的影响,Na2O在CaO-Al2O3渣系中的加入量以不超过4%为宜.     

添加剂对CaO基钢包渣系性能影响的脱磷研究

为改善CaO基钢包渣性能以控制钢包中钢液回磷和进行钢液炉外脱磷 ,分别以Li2 O、Na2 O、K2 O、BaO作添加剂替代模拟的CaO基钢包渣系中等质量分数的CaO ,研究添加剂对该渣系的熔点、粘度、脱磷及控制钢液回磷能力的影响 结果表明 :该 4种添加剂均可有效地降低渣系的熔点和粘度 ,其中Li2 O效果最明显 ;加入添加剂使CaO基钢包渣系的脱磷及控制钢液回磷能力大幅度提高 ,加入少量添加剂可控制钢液回磷     

CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O渣系作用浓度计算模型

基于炉渣结构共存理论,建立1 523～1 733 K时的CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O五元渣系作用浓度计算模型,对成分(质量分数)波动范围为CaO 5%～20%,FeO 5%～50%,Cu2O 5%～25%,SiO2 5%～45%,Fe2O3 5%～70%的炉渣,计算1 523和1 573 K时的各组元作用浓度,考察碱度和温度对活度系数和的影响,并对所得数据进行非线性回归分析.研究结果表明,理论计算值与文献实测值之间的相对误差小于10%,且随渣含铜增加呈直线上升的趋势一致,说明模型能较好地反映本渣系的结构本质;CaO能降低炉渣的溶铜能力,增强炉渣的溶铁能力.该模型的建立为采用铁酸钙渣系的炼铜新工艺热力学研究提供了理论依据.     

BaO,B2O3对CaO基精炼渣熔化性能及脱硫能力的影响

在CaO基精炼渣中加入BaO和B2O3进行改质,对改质后的精炼渣进行熔化性能和脱硫性能的实验研究.结果表明,BaO可以降低精炼渣的熔点和粘度,有效地改善钢-渣反应的动力学条件,同时增强精炼渣的脱硫能力.当BaO含量为15%～25%时,脱硫率稳定在90%以上;而B2O3对精炼渣的脱硫率无明显影响,可取代CaF2作为助熔剂加入.     

BaO和MgO含量对CaO–Al2O3系保护渣与钢基底之间润湿行为的影响

结晶器内的界面现象对连铸过程的顺行和铸件的质量有很大的影响,虽然钢–渣之间的界面特性已经被许多研究者研究过,但是这些研究大多是已钢或铁为研究对象。传统的CaO–SiO₂系保护渣在参与高铝钢连铸时会与钢中的Al发生化学反应,导致保护渣的成分和性能发生变化,从而影响连铸顺行。因此,性能稳定的非反应型CaO–Al₂O₃系保护渣,成为高铝钢连铸过程的一种潜在功能材料。本文采用卧滴法,研究了BaO和MgO含量对非反应型CaO–Al₂O₃系保护渣润湿行为的影响,测量了渣-钢之间的接触角,并计算了界面张力。此外,还利用XPS测定了钢-渣界面处的氧种类,以证明保护渣成分和界面之间的内在联系。研究结果表明:BaO和MgO对保护渣的润湿行为有着不同的影响,具体而言,当BaO含量从3wt%增加到7wt%时,渣与IF钢的接触角从62.4°增加到74.5°,界面张力也从1630.3 mN/m增加到1740.8 mN/m。 XPS的结果表明,随着BaO的加入,钢–渣界面处的熔体结构发生聚合,O?(非桥氧)和O2?（游离氧）的比例降低,而O0(桥氧)的比例增加,这说明BaO的加入会降低熔剂对IF钢的润湿性。而当MgO含量从3wt%增加到7wt%时,渣与IF钢基体的接触角从62.4°减少到51.3°,界面张力也从1630.3 mN/m降低到1539.7 mN/m。加入MgO时,钢–渣界面处的熔体结构发生解聚,由于部分O0分解为O?和O2?,导致O0的比例减少,这说明MgO提高了IF钢的润湿性,使熔剂更容易在IF钢表面浸润。引起这一结果的主要原因是,Mg2+离子半径小于Ba2+离子,Mg2+的静电势也高于Ba2+,较高的静电势导致O2?和Mg2+之间产生较强的极化效应,导致熔体中Mg–O键由离子键向共价键转变,从而使得Mg2+的电荷补偿效应远远小于Ba2+。     

CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

为研究硼泥质量分数对CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200℃时,当硼泥质量分数从5%增加到15%时,渣系的黏度从3.0 Pa·s以上降低到0.5 Pa·s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO·SiO_2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca_(14)Mg_2(SiO_4)_8,Ca_5MgSi_3O_(12)和Ca_3Mg(SiO_4)_2,还有少量的CaO·B_2O_3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.     

合成精炼渣对钢水脱磷作用的研究

采用CaO-Al2O3-MgO-BaO-CaF2渣系,在实验室内依据冶金热力学和动力学理论进行热模拟实验,对不同量的原料配比进行了精炼渣的脱磷实验,系统的分析了初始磷含量、碱度、光学碱度、BaO、CaF2等因素对脱磷能力和脱磷反应速率的影响。研究表明,BaO部分取代CaO时,脱磷率高,碱度小于30,光学碱度小于0.9,CaF2在16%-18%,脱磷率高。     

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的粘度和结晶温度

采用CaOSiO2Na2OCaF2Al2O3MgO渣系,用差热分析仪测定熔渣的结晶温度,用粘度测定仪测定熔渣的粘度,研究结晶温度和粘度与碱度、w(Na2CO3)、w(CaF2)、w(Al2O3)和w(MgO)之间的关系,并得到相应的回归方程·利用这两个回归方程,可以预测连铸保护渣的结晶性能和粘性特征·化学成分通过改变粘度,来影响晶核形成速度和晶体成长速度,从而决定了熔渣的结晶性能·结晶温度随着粘度的减小而升高·渣系中只有MgO可以在减小粘度的同时降低结晶温度     

Evolution of ferronickel particles during the reduction of low-grade saprolitic laterite nickel ore by coal in the temperature range of 900–1250℃with the addition of CaO–CaF2–H3BO3

The method of producing ferronickel at low temperature(1250–1400℃)has been applied since the 1950s at Nippon Yakin Kogyo,Oheyama Works,Japan.Limestone was used as an additive to adjust the slag composition for lowering the slag melting point.The ferronickel product was recovered by means of a magnetic separator from semi-molten slag and metal after water quenching.To increase the efficiency of magnetic separation,a large particle size of ferronickel is desired.Therefore,in this study,the influences of CaO,CaF₂,and H₃BO₃ additives on the evolution of ferronickel particle at≤1250℃were investigated.The experiments were conducted at 900–1250℃with the addition of CaO,CaF₂,and H₃BO₃.The reduction processes were carried out in a horizontal tube furnace for 2 h under argon atmosphere.At 1250℃,with the CaO addition of 10 wt%of the ore weight,ferronickel particles with size of 20μm were obtained.The ferronickel particle size increased to 165μm by adding 10 wt%CaO and 10 wt%CaF₂.The addition of boric acid further increased the ferronickel particle size to 376μm,as shown by the experiments with the addition of 10 wt%CaO,10 wt%CaF₂,and 10 wt%H₃BO₃.     

电铝热法冶炼钒铁渣熔化性能

利用FactSage热力学软件Phase Diagram和Equilib模块分别计算了CaO含量对CaO-Al2 O3-22%MgO-1%SiO2-2%FeO系液相线的影响以及CaO、调渣剂CaF2和B2 O3单独或复合添加对Al2 O3-MgO-25%CaO-1%SiO2-2%FeO系1700℃液相量的影响。通过差热分析测定了现场实验炉渣的熔化开始温度和结束温度,验证了理论计算变化规律。结果发现：电铝热法生产FeV的炉渣中CaO质量分数应该控制在25%左右,此时熔化性能较好;调渣剂CaF2的调渣效果好于B2 O3,且Al2 O3/MgO质量比较高时二者不能复合使用;考虑到工业应用效果和环境保护,CaF2添加量应控制在2%~5%。     

不同脱砷剂钢液脱砷研究

为了充分利用我国含砷铁矿资源，采用CaO+CaF2、CaC2+CaF和Si-Ca-Ba合金+CaF2对钢液进行脱砷研究，获得较高的脱砷率，其中Si-Ca-Ba合金+CaF2脱砷效果最明显，其脱砷率最高可达67.7%.在相同实验操作条件下，通过实验室研究，分析比较了温度、传质系数和S含量对不同脱砷剂脱砷效果的影响.     

CaO-SiO2-Al2O3-MnO系低熔点区域控制

通过热力学计算软件FactSage计算分析了CaO-SiO2-Al2O3-MnO四元系夹杂物低熔点区域的控制范围. 从控制夹杂物成分的角度,指出随着Al2O3含量和CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域大小都是先增大后减小;随着SiO2含量和MnO含量的增加,夹杂物低熔点区域增大. 为了得到低熔点夹杂物,应控制SiO2-Al2O3-CaO-MnO系中Al2O3质量分数为20%左右,CaO质量分数在25%～30%之间;同时控制CaO/SiO2比值为0.8～1,SiO2质量分数应为30%左右.     

F对CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料烧结和浸出性能的影响

以分析纯化学试剂为原料,研究了不同F含量的CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料的自粉性能、烧结规律和Al2O3的浸出性能,并通过XRF,XRD,SEM-EDS等手段探索了其作用机理.结果表明:F的加入不影响β-2CaO·SiO2向γ-2CaO·SiO2转变,熟料的自粉性良好;F对铝酸钙熟料的物相组成产生明显影响,促进2CaO·Al2O3·SiO2和11CaO·7Al2O3·CaF2相的生成,并减少12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3相的生成;生成的2CaO·Al2O3·SiO2进入渣中造成Al2O3浸出率降低;当F的质量分数为0~20%时,Al2O3的浸出率随着F含量的增加急剧下降,由9501%降至70%左右;铝酸钙熟料中F的质量分数应低于05%.     

F~-离子和Ti~(4+)离子在CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃晶化时的作用

在ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ＣＡＳ）系玻璃中单独引入Ｆ－离子或Ｔｉ４＋离子,以及同时引入Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子,通过ＤＴＡ（差热分析）、ＸＲＤ（Ｘ－射线衍射）、Ｒａｍａｎ、ＸＰＳ（光电子能谱）和ＳＥＭ（扫描电镜）方法进行了研究。结果表明在ＣＡＳ系玻璃中一部分Ｆ－离子取代非桥氧离子处于玻璃网络内部,另一部分Ｆ－离子处于玻璃网络间隙,Ｆ－离子能促使ＣＡＳ系玻璃分相,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时,ＣａＦ２晶体首先从玻璃中析出;Ｔｉ４＋离子对玻璃晶化影响不大,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时,加Ｔｉ４＋离子和不加Ｔｉ４＋离子的玻璃首先析出的晶相均是钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）;在ＣＡＳ系玻璃中同时引入Ｆ－离和Ｔｉ４＋离子时,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理后首先析出的晶体是ＣａＦ２和钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）,Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子混合使用能更好地促进ＣＡＳ系玻璃的晶化。