高硫容量含BaO超低硫钢精炼脱硫渣系

通过500g钼丝炉和10kg感应炉进行了顶渣CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2渣系和喂线渣CaO-BaO-CaF2渣系在钢-渣平衡状态的硫容量和钢水脱硫试验。结果表明，该顶渣 喂线渣具有高的硫容量(logC5为-1．6～0．5)，适用于超低硫钢的精炼脱硫；CaO-BaO-CaF2中BaO/CaO为5/3时，硫的分配系数L5达到极大值，CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2渣系的碱度3．1，炉渣指数MI0．31时，硫的平衡分配系数L5最高。     

精炼渣的配比对超低硫钢脱硫的影响

在 10kg感应炉内进行了极低硫钢精炼工艺实验 ,实验证明采用CaO MgO Al2 O3 SiO2 CaF2 系顶渣和CaO BaO CaF2 喂线渣能够将 [S]稳定地脱除到 5× 10 -6以下。     

LF精炼渣脱硫的理论与工业试验研究

对超低硫钢生产过程中LF精炼渣脱硫进行了理论分析与工业试验,结果表明:优化精炼渣成分,提高光学碱度,强化钢水及炉渣脱氧,选择合适的渣量是提高脱硫效率的有效手段;武钢管线钢生产中LF平均脱硫率为55%;CaO-SiO2-Al2O3-MgO(5%)渣系等硫分配比曲线图可指导生产选择合适的炉渣成分.     

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣组分活度热力学研究

为探索精炼渣-钢液-夹杂物三者之间的热力学平衡关系,采用Factsage热力学计算软件对GCr15轴承钢CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣系各组分活度进行计算。结果表明:1600℃温度下,wMgO=5%时,aAl_2O_3、aCaO、aMgO及aSiO_2的范围分别为0.003~0.04、0.35~0.9、0.49~0.9、0.00008~0.0005,活度波动范围比较大。随着MgO含量增加,精炼渣系的液相区域有所减少,各组分活度波动范围明显减小。当wMgO=10%时,在高碱度范围内,降低碱度、增加Al2O3含量可增大aAl_2O_3,增加碱度及降低Al_2O_3含量可增大aCaO、aMgO和aSiO_2。与试验结果对比,应用热力学软件计算精炼渣的活度是可行的。     

LF精炼渣成分对硫容量的影响

通过对6炉高强船板钢的LF炉精炼渣进行取样分析,研究精炼渣成分对硫容量的影响。结果表明:顶渣二元碱度在4～5,渣中Al2O3的质量分数在16%～17%时,Cs达到0.153;当二元碱度在6～7,渣中Al2O3的质量分数在21%左右时,Cs同样达到0.153;而Cs和顶渣的四元碱度呈同一变化趋势。     

CaO—SiO2—MgO—Al2O3精炼渣的脱硫性能

在实验室用模拟装置研究了ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３精炼渣脱硫的性能。碱度和助溶剂ＣａＦ２含量对硫分配比Ｌｓ影响较为显著，并分析了ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３对脱硫反应的作用。     

硫容量模型和在五元渣系CaO SiO2 MgO Al2O3 FetO中的应用

 硫容量和硫平衡分配比是衡量炼钢过程中渣系脱硫能力的重要指标。通过光学碱度模型和KTH模型计算了五元渣系CaO SiO2 MgO Al2O3 FetO的硫容量,并与文献的实验测定值进行了比较。结果表明用KTH模型计算的硫容量比用光学碱度模型计算的硫容量更接近实验值,因此KTH模型可用来预测不同组元渣系的硫容量。还详细研究了硫容量和硫平衡分配比的影响因素,结果表明硫容量随炉渣碱度和温度的增加而增加,硫平衡分配比随着钢液中铝、碳、硅含量的增加而增加。     

精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

 为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响,采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgO SiO2 Al2O3 CaO系精炼渣对Fe xMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明,无顶渣情况下,高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnO Al2O3类2类。加入精炼渣后,夹杂物类型发生了变化,主要有 MnO类、MnO SiO2类和 MnO Al2O3 MgO类3类,其中MnO SiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析,无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO,质量分数在95%以上,并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后,夹杂物中MnO质量分数降低,SiO2质量分数显著增加,MgO质量分数增加。热力学计算结果表明,加入精炼渣后,渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零,这说明在本试验条件下,钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2,生成的［Si］进入钢液,进而与钢液中的［O］结合,导致夹杂物中SiO2增加。     

CaO-Al2O3-CaF2-SiO2-MgO五元精炼渣系的起泡性能

采用二次回归正交试验方法测定了1 530 ℃下CaO-Al     

CaO－Al_2O_3－SiO_2渣系氮的溶解热力学

根据炉渣结构的共存理论，推导了ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２熔渣的作用浓度计算模型。模型计算得出的各组元的作用浓度值与文献报道的活度值非常一致。在此基础上，进一步采用回归分析法找出了ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ２渣系中溶解的氮含量以及与此渣系相平衡的钢中氮含量及氮的分配比随渣中各组元作用浓度之间变化的定量关系，理论计算结果与实验值非常符合。     

钢包炉使用烧结型和预熔型精炼渣研究

对钢包炉(LF)精炼使用烧结型和预熔型精炼渣的精炼效果进行对比试验研究。结果表明:精炼使用烧结型或预熔型精炼渣化渣效果均较好,无结块等现象,钢包炉电极加热起弧时间相近,埋弧效果好。与烧结型精炼渣试验相比,预熔型精炼渣试验炉次平均白灰使用量减少59 kg/炉,精炼渣使用量减少61 kg/炉,平均精炼时间缩短1.7 min,平均脱硫率提高8.89%。     

高镁铝高炉渣的冶金性能

在实验室条件下,研究高炉渣中MgO及Al2O3质量分数对高炉渣冶金性能的影响规律。试验结果表明,当高炉渣碱度为1.1、MgO质量分数为12%不变时,随着Al2O3质量分数的增加,高炉渣熔化性温度逐渐增加,且当Al2O3质量分数超过17.5%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐增加而渣铁硫分配比降低;当高炉渣碱度为1.1、Al2O3质量分数为20%不变时,随着MgO质量分数的增加,熔化性温度先降低后增加,当MgO质量分数超过11.8%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐降低而渣铁硫分配比增加。     

不同碱度低氧化铝精炼渣对弹簧钢夹杂物成分的影响

为了优化55SiCrA弹簧钢中夹杂物的组成和形态,采用热力学软件Factsage分别研究了CaO、SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积的影响,研究结果表明:随着CaO和SiO_2含量的增加,CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积分数逐步增大;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系中,当CaO的质量分数为40%,SiO_2的质量分数为50%时,对应相图的低熔点区域面积最大。同时,研究了不同碱度的精炼渣对钢样中夹杂物的影响,结果表明:当精炼渣的Al_2O_3含量相同时,随着精炼渣碱度的增大,夹杂物中Al_2O_3的含量不断增加,其成分逐渐偏离低熔点区域。当精炼渣中Al_2O_3的质量分数为8%,碱度为1.2时,可得到低熔点的塑性夹杂物,形貌多为球形,尺寸在5μm以下。     

Study on non-metallic inclusions in Al killed high strength alloy steel refined by high basicity and high Al_2O_3 content slag

Laboratory and industrial studies were carried out to investigate non-metallic inclusions in high strength alloy steel refined by high basicity and high Al₂O₃ slag.It was found that the steel/slag reaction time largely affected non-metallic inclusions.With the reaction time increased from 30 min to 90 min in laboratory study,MgO-Al₂O₃ spinels were gradually changed into CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions surrounded by softer CaO-Al₂O₃ surface layers.By using high basicity slag which contained as much as 41%Al₂O₃ in the laboratory study,ratio of low melting temperature CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions was remarkably increased to above 80%.In the industrial experiment,during the secondary refining,the inclusions changed in order of "Al₂O₃→MgO-Al₂O₃→CaO-MgO-Al₂O₃".Through the LF and RH refining,most inclusions could be transferred to lower melting temperature CaO-Al₂O₃ and CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions.     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al₂O₃含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO₂的质量比为1.9~4.5、Al₂O₃质量分数为21%~33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO₂含量一定的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂伪三元相图中1 400~1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al₂O₃含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al₂O₃质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

二次精炼渣成分对渣中MgO饱和度的影响

在二次精炼过程中, 流动性适中且MgO饱和的精炼渣有助于渣钢传质, 并可以在一定程度上延长耐火材料的寿命.本研究使用热力学计算软件Fact Sage及热态平衡实验对酸性精炼渣Ca O-Si O₂-Al₂O₃-MgO四元系中MgO饱和度进行了研究.结果表明:当酸性精炼渣碱度为0.5¹.8时, 渣中MgO饱和度在2%³9%范围内波动.当碱度增加时, MgO饱和度明显降低.随渣中Al₂O₃含量增加, 在MgO饱和相方镁石相 (MgO) 和镁橄榄石相 (2MgO·Si O₂) 中MgO饱和度逐渐增加, 在尖晶石相 (MgO·Al₂O₃) 中逐渐减少.渣中Si O₂含量对钙硅酸盐中MgO的饱和度有重要影响.此外, 当温度升高时, MgO饱和度逐渐增加.     

CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系精炼行为的热力学预测

采用热力学软件FactSage对CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元系夹杂物的低熔点区域面积进行了分析计算,发现其低熔点区域可以根据碱度的不同分为两个区域,利用KTH模型对这两个低熔点区域内的硫容量进行了计算比较,并结合临氢钢12Cr2Mo1R对钢液成分及脱硫的要求,对其适用的低熔点区域进行了讨论.结果表明：如将夹杂物控制在碱度高的低熔点区域,则CaO的质量分数在30%左右,Al₂O₃在15%左右,MgO在10%左右,SiO₂大于40%,且SiO₂越多,低熔点区面积越大;如果将夹杂物成分控制在低碱度区域,则CaO在50%左右,Al₂O₃在45%左右,MgO的质量分数在5%左右,SiO₂的质量分数小于5%.高碱度低熔点区的硫容量明显小于低碱度低熔点区,在两个低熔点区内,硫容量均随碱度的增加而增加,且钙铝比越大,硫容量随碱度增加的幅度越大;对于临氢钢12Cr2Mo1R来说,应将CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元系夹杂物控制在高碱度低熔点区域,且碱度和钙铝比越大越好.     

Diffusion Coefficient of Calcium Ion in CaO-Al_2O_3-SiO_2 Melts

 The Nernst-Einstein equation is used to calculate the diffusion coefficient of calcium ion in the CaO-Al2O3-SiO2 system based on the data of the density and electrical conductivity. It is assumed that all the aluminium ions form tetrahedral structure and merge with chain or ring in the case of molar concentration of CaO higher than Al2O3. And in this case, calcium ion is assumed to be the conclusive charge carrier. A formula between the diffusion coefficient and concentration of calcium ion as well as temperature is deduced, which gives an increasing function relation between the diffusion coefficient and the concentration of calcium ions.