CaO-SiO2-MgO-Al2O3系精炼渣的活度计算模型

精炼渣系对钢中夹杂物的演变与去除有着重要影响,渣金反应导致铝脱氧钢中大量形成MgO-Al_2O_3夹杂物,危害钢材的表面质量与疲劳性能.为了降低渣中MgO的反应性,文中依据分子离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系精炼渣的活度计算模型,利用该模型,计算分析了渣中MgO含量、SiO_2含量、CaO/Al_2O_3和CaO/SiO_2对渣中MgO活度的影响规律.结果表明,增加Si O2含量可显著降低MgO活度.当MgO含量为10%时,控制CaO/Al_2O_3小于1和CaO/SiO_2小于0.6可有效降低MgO活度.     

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.     

CaO-SiO_2-B_2O_3熔渣的热力学计算模型

根据CaO-SiO2、CaO-B2O3和SiO2-B2O3二元相图确定了熔渣的结构单元,利用熔渣的分子离子共存理论建立了CaO-SiO2-B2O3三元熔渣活度模型。通过对模型求解,可以计算出熔渣中CaO、SiO2、B2O3、CS、C2S、C3B、C2B、CB和CB2的组分活度。分析了熔渣碱度、B2O3含量及温度对熔渣组分活度的影响,其中熔渣碱度的影响最大,B2O3含量的影响次之,温度的影响最小。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

含钒渣系活度计算模型及应用

为研究转炉提钒的热力学,构建FeO-MgO-MnO-SiO_2-V_2O_3-Cr_2O_3-TiO_2七元渣系活度计算模型.利用此模型研究了影响钒渣中V_2O_3活度的因素,认为降低提钒终点温度,提高炉渣中的氧化铁含量,有利于降低钒渣中V_2O_3活度,提升转炉提钒的效率.通过活度模型计算得到,在低钒铁水和高钒铁水提钒过程中,碳钒临界转化温度分别为1313℃和1376℃.     

CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2渣系的活度计算模型

根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2八元渣系的活度计算模型.利用该活度模型,计算和分析了此渣系中铌、稀土、钛相关组元的活度变化规律.实验结果表明,模型计算结果与实际测量值能较好吻合;在本实验渣系条件下,含铌组元主要为FeO·Nb2O5,含镧组元主要为La2O3和La2O3·Al2O3,含钛组元主要为2FeO·TiO2和FeO·TiO2;随着渣中FeO质量分数的降低,含铌组元由FeO·Nb2O5转变为CaO·Nb2O5,而含钛组元主要由2FeO·TiO2和FeO·TiO2向TiO2转变;当渣中FeO质量分数较低时,ω(CaO)/ω(SiO2)成为影响铌和钛相关组元活度的重要因素,随着ω(CaO)/ω(SiO2)的增大,2CaO·Nb2O5和CaO·TiO2的活度明显增大.     

连铸保护渣吸收Al_2O_3的计算

计算了连铸过程中保护渣Al2O3含量的变化,讨论了拉速、保护渣消耗量对保护渣吸收Al2O3的影响,并用现场取样检测结果进行验证。结果表明：该计算模型与实际检测结果相吻合,保护渣浇注前后Al2O3含量增加小于3.0%（质量分数,余同）,其变化趋势为浇注开始后约15 min迅速增加,然后缓慢增加,至40 min左右达到稳定...     

MnO-FeO-SiO2-Al2O3渣系作用浓度的计算模型

根据炉渣结构共存理论和相关相图,建立了MnO-FeO-SiO2-Al2O3渣系作用浓度的计算模型,考察了炉渣温度、FeO含量对锰在渣-钢间分配比(LMn)的影响.研究结果表明,模型计算的作用浓度值NMno、钢液中锰含量和LMn与文献中的实测值相吻合;LMn随着温度的升高而降低,随着渣系中FeO含量的增加而增加.因此,本...     

优化精炼渣去除50Cr5MoV钢中Al_2O_3夹杂物的实验室研究

为了减少某钢厂EBT-LF-VD-VC工艺生产的50Cr5MoV轧辊钢中的Al_2O_3夹杂物,在实验室条件下,对LF精炼渣进行优化,研究了不同w(CaO)/w(Al_2O_3)比值的LF精炼渣去除夹杂的能力。结果表明:当w(CaO)=50%~55%,w(Al_2O_3)=25%~30%,即w(CaO)/w(Al_2O_3)=1.5~2.0时,优化后的精炼渣不仅能够去除大量的铝脱氧产物Al_2O_3,而且残余夹杂基本都转变为直径1~5μm且具有塑性的CaO-MgO-Al_2O_3球形复合夹杂。     

ICP-AES法测定钛铁矿中SiO_2、Al_2O_3

建立了碱熔水浸的方法溶解试样,ICP-AES法同时测定钛铁矿中硅和铝的方法,对分析过程中的一些条件进行了研究,该法用于测定钛铁矿中Si O2和Al2O3,得到了满意的结果,相对标准偏差为3.00%~5.04%,回收率在96.5%~103.8%之间。     

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。     

CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系脱磷行为

利用Factsage软件计算了Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系熔点和黏度的影响,并通过实验研究了在1 400℃时,CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系对高磷铁水脱磷行为的影响.结果表明:渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间时,随着A12O3含量的增加,渣系的熔化温度迅速降低,进一步增加渣中的A12O3含量,渣系的熔化温度逐渐增加;Al2O3对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的黏度影响不大;渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间变化时,渣系脱磷能力变化不是很大,脱磷率维持在91％左右,进一步增加渣系中A12O3的量,脱磷率逐渐下降;Al2O3对脱磷率产生影响可能是其改变了炉渣中液相所占比例,进而影响磷从铁水中向液相渣的传质过程.     

二元碱度和Al_2O_3对CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣中磷酸盐富集的影响

以八元CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣体系为研究对象,结合热力学计算和实验检测,分析了二元碱度B和Al_2O_3含量对八元钢渣系中磷酸盐富集行为的影响。结果表明:钢渣二元碱度和Al_2O_3含量直接影响钢渣中f-C2S的生成量,进而影响磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内P_2O_5的含量。随着二元碱度从1.3提高至2.5,磷酸盐富集率增大,磷酸盐富集相nC2S-C3P中的P_2O_5含量呈现先迅速增大(B从1.3至1.7),然后逐渐减小(B从1.8至2.5)的趋势。当二元碱度和Al_2O_3质量分数分别控制在1.7和12%时,即当满足四元碱度R为1.23时,此八元钢渣体系有较好的磷酸盐富集效果,磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内的P_2O_5的质量分数可以达到24.23%。     

适应高Al2O3炉渣冶炼的高炉炉渣结构调整

高炉炉渣中Al2O3含量高(15%)时造成炉渣流动特性变差,为此不适当的对策给生产操作带来危害。通过对炉渣四大组元的系统试验研究,提出定量调整其他各炉渣组元的比例,合理匹配各组元,关键是关注1 500℃下炉渣黏度变化和熔化性温度的控制,这样向高Al2O3生产转换不会有大的障碍。还通过国内外高炉的炉渣特点对比,提出合理炉渣结构的调节途径,是高Al2O3炉渣生产的切实可行的技术路线。     

Activity Calculation Model for Ternary Slag System of Al2O3-BaO-B2O3

According to the ion and molecule coexistence theory, the activity model of Al₂O₃-BaO-B₂O₃ ternary slag system was established, and the influences of BaO/Al₂O₃ molar ratio, B₂O₃ mole fraction and temperature on the activity of the slag system were investigated. Finally, the equal activity curves were drawn with the model results. The results show that with the increase of BaO/Al₂O₃ ratio, the activity of Al₂O₃ is significantly reduced, the activity of BaO ? Al₂O₃ is increased obviously, and the activity of 2Al₂O₃ ? B₂O₃ is also decreased. With the increase of B₂O₃ mole fraction, the activity of BaO ? Al₂O₃ decreased significantly, while the activities of BaO ? 2B₂O₃ and 2Al₂O₃ ? B₂O₃ increased. In addition, the influence of temperature on the activities of different components is comparatively smaller than the influence of BaO/Al₂O₃ ratio and B₂O₃ mole fraction.     

精炼钢包用Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的研发

为适应精炼钢包用耐火材料轻量化的发展需要,采用两步烧结法向Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料中添加La_2O_3,并对该耐火材料的抗LF精炼渣侵蚀性能进行了研究。结果表明,添加的La_2O_3优先固溶入Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的晶相CaO·6Al_2O_3中,促使CaO·6Al_2O_3晶胞产生晶格畸变,有效抑制了CaO·6Al_2O_3晶粒沿基面的异常长大,进而有效地促进了Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的烧结致密化。当添加La_2O_3的质量分数为4%,在1600℃保温2h烧成后,试样的气孔率由占总体积分数的19.2%下降至6.1%,体积密度由2.78g/cm3上升至3.18g/cm3,制得了含MgO·Al_2O_3、CaO·2Al_2O_3、CaO·6Al_2O_3晶相且呈现交织分布、显微结构致密的Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料,其抗LF精炼渣侵蚀性能与同等致密度的Al_2O_3-MgO质耐火材料相当。     

基于共存理论的含铬渣黏度预测模型

熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度,基于炉渣离子与分子共存理论,结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据,建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好,通过模型,有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小,考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明,随着温度、碱度和MgO质量分数的增加,黏度降低。随着Cr2O3和Al2O3质量分数的增加,黏度升高。相比于高温情况下,低温下组分对黏度的影响程度更大。