承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明：承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti（N,C）、Ti（C,N）。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti（N,C）、Ti（C,N）,铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

渣-焦反应对滴落带中炉渣静滞留量的影响

研究了渣-焦反应对滴落带中炉渣静滞留量的影响。结果表明,渣-焦界面生成的Ti(CN)使炉渣润湿焦炭。这是炉渣滞留于焦炭床中的关键。为减少炉渣的静滞留量,要严格控制炉温及高温区的范围,采用合理的炉料结构,控制炉渣氧势,改善焦炭质量。     

转炉泡沫渣气泡分布特点及形成过程

在转炉留渣-双渣工艺脱磷阶段结束倒渣时，分别使用样勺获取倒渣开始时上部泡沫渣，倒渣结束时下部泡沫渣以及倒渣结束后炉内剩余底部泡沫渣，使用宏观及微观的方法分别分析泡沫渣各部位气泡分布特点。结果表明：气泡平均当量直径，上部>下部>底部；孔隙率，上部>下部>底部。转炉泡沫渣的形成过程为：随着大量CO/CO2气泡进入渣中，气泡之间不断碰撞、合并，上部气泡被下部气泡抬挤且由于气泡本身的浮力作用，气泡不断上升，气泡在上升时由于重力作用，气泡之间渣相在重力作用下析液，气泡的拓扑结构不断发生变化，同时气泡之间不断碰撞、合并，最后形成上部气泡直径大且孔隙率高，下部气泡直径小且孔隙率低的泡沫渣。     

冶金熔体泡沫分类的研究

根据冷态和热态模拟实验结果证实冶金熔体产生的泡沫化现象与水溶液－气泡系统的泡沫化现象扔相似规律，铁水熔池终还原阶段形成的泡沫渣和熔融发泡法制备的铝合金泡沫，均存在球状泡沫型和多面体泡沫型２种不同形态的泡沫结构，气源类型，泡沫形成环境和熔体的物理化学性质是影响冶金熔体泡沫结构及其稳定性的主要因素。     

与CaO-FetO-SiO2-MnO-P2O5渣平衡的碳饱和铁中锰含量的预测

以铁坩埚为反应器,在MoSi2高温电阻炉并有Ar气氛保护下测定了1 623 K下CaO-FetO-SiO2-MnO-P2O5渣与液态Ag中Mn的分配平衡.结果表明,Mn的分配比随着渣碱度的增加而降低.在一定的碱度范围内,随着wFetO的增加,Mn在渣与碳饱和铁中的分配比先增加,但wFetO的继续增加会导致Mn分配比的降低.在试验条件下,当wFetO＝50.3%、渣碱度为0.3时,Mn在渣铁间的分配比达到最大值576.6,对应的碳饱和铁水中的wMn＝0.015%.得到了Mn在渣与碳饱和铁中的分配比与渣组成的多元线性回归方程,该回归方程可用于预测与铁水预处理脱锰渣平衡的铁水中wMn及达到理想的铁水中wMn所需要的渣量.     

MnO对高炉型高钛渣起泡行为的影响

应用X射线装置观测了碳饱和铁水与含MnO的含钛高炉渣反应过程中渣的起泡行为,测定了熔渣的起泡高度、泡沫寿命、孕育期等参数·结果表明:随MnO含量增加,起泡高度下降,泡沫寿命缩短,孕育期增长,温度是影响泡沫渣的重要因素·当渣中w(MnO)为5%、温度为1450℃时,高钛渣将不会产生泡沫现象·     

酸化中酸渣沉淀的研究

通过定性实脸观察酸渣的生成情况以及定量实验考查酸浓度、铁(Ⅲ)含量对酸渣生成的影响和互溶剂的防渣情况.实脸结果表明,随着酸浓度的增加,酸渣生成量增大,残酸液较之原酸生成的酸渣量小.并且当存在铁(Ⅲ)时,将捉进酸渣的生成。当酸液中含有一定全的互溶剂乙二醇丁醚时,对于减轻酸渣生成具有一定效果.通过以上研究提出了防止酸渣生成的方法.     

高磷铁水预脱硅试验研究

试验研究了反应温度、氧化剂用量、脱硅渣碱度和铁水初始硅含量对高磷铁水预脱硅效果的影响.结果表明,铁水硅含量在加入脱硅剂后5 min内迅速降低;低温有利于脱硅,在反应温度为1 350 ℃时,铁水脱硅率达到94.32%;增加氧化剂用量,不仅能提高铁水脱硅率,还能提高铁水脱磷率;将脱硅渣碱度控制在0.6～0.8,既能提高铁水脱硅率,又能抑制锰的氧化,还可以改善脱硅渣的流动性、减少泡沫渣;铁水初始硅含量较高时,其脱硅率虽然得到提高,但终点硅含量也较高,且渣量大幅度增加.     

IF钢全氧的控制与预测

分析了IF钢冶炼过程中渣对钢液中[Al]、[Ti]的氧化机理,在此基础上提出了IF钢加铝脱氧后全氧的预测模型.结果表明,熔渣中(FeO)、(MnO)对钢液的二次氧化存在两种方式.当氧化物在渣中的传质是反应限制性环节时,反应发生在渣/钢界面,生成的脱氧产物分布在渣/钢界面,此时渣的氧化性随时间呈指数下降;当脱氧元素在钢中传质是反应限制性环节时,反应发生在钢液内部.对某厂RH精炼渣的数据作回归得到RH加铝后渣的氧化性随时间指数变化的关系式.     

含锰钢液在真空有渣精炼过程中的锰蒸发和脱氮行为研究

Considering the precise composition control on the vacuum refining of high-Mn steel, the behaviors of both Mn evaporation and nitrogen removal from molten Mn steel were investigated via vacuum slag refining in a vacuum induction furnace. It was found that the reaction interfaces of denitrification and Mn evaporation tend to migrate from the surface of slag layer to the surface of molten steel with the gradual exposure of molten steel during the vacuum slag refining process. Significantly, compared with the experimental group without slag addition, the addition of slag into steel can result in a lower Mn evaporation rate constant of 0.0192 cm·min?1 at 370 Pa, while the denitrification rate is almost not affected. Besides, the slag has a stronger inhibitory effect on Mn evaporation than the reduced vacuum pressure. Moreover, the inhibitory effect of the slag layer on Mn evaporation can be weakened with the increase of the initial Mn content in molten steel. The slag layer can work as an inhibitory layer to reduce the Mn evaporation from molten steel, the evaporation reaction of Mn mainly proceeds on the surface of the molten steel. This may be attributed to the Mn mass transfer coefficient for one of reaction at steel/slag interface, mass transfer in molten slag, and evaporation reaction at slag/gas interface is lower than that of evaporation reaction at steel/gas interface. The introduction of slag is proposed for both denitrification and manganese control during the vacuum refining process of Mn steels.     

铁水预处理中钛硅锰同时脱除规律及工艺

通过钼丝炉上1kg铁水和感应炉上10kg铁水的实验,研究了铁水预处理时炉渣碱度和铁水温度对脱钛硅锰的影响,并系统的分析了其脱出规律.研究表明铁水中钛硅的氧化基本不受铁水温度和炉渣碱度的影响,锰的氧化受铁水温度和炉渣碱度的影响较大,低温、低碱度有利于铁水脱锰.当铁水温度T=1280℃,碱度R=0.44,铁水中钛硅锰可分别脱除至[Si]=0.011%,[Ti]<0.005%,[Mn]=0.024%,满足了高纯生铁对锰的指标要求.     

含FeO熔渣对ZrO2固体电解质侵蚀性研究

采用热力学计算软件FactSage中的Equilib平衡计算模块,模拟研究静态条件下SiO2-CaO-Al2O3-MgO-FeO五元渣系对ZrO2材质的侵蚀特性。利用MgO稳定的ZrO2固体电解质管与碳饱和铁液以及酸性渣构建可控氧流电池,分别进行电池在开路条件与外加电势条件下的侵蚀实验,并通过SEM、EDS分析检测,讨论酸性渣可控氧流电解时ZrSiO4新相的形成机理以及对固体电解质导电性能的影响。结果表明,ZrO2的侵蚀程度随温度的升高和渣中FeO含量的增加而增加;在低碱度和高碱度条件下,熔渣与氧化锆之间分别会有ZrSiO4和CaZrO3生成;相对于静态以及开路条件,外加电势电解条件下酸性熔渣与氧化锆之间易形成新相层,从而显著增大电池内阻,阻碍氧离子迁移,但也能减轻或阻碍熔渣对ZrO2固体电解质的渗透侵蚀;可控氧流电解时酸性渣中初始FeO含量最好低于20%,碱度R最好在0.23～0.80之间。     

2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体形成机理

在1300℃下,通过向CaO-SiO2-FetO-P2O5系熔渣中浸入固相CaO的方法,分析了CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系与固相CaO间的反应过程,利用分子离子理论计算了炉渣中各组元的活度,研究了2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的形成机理.研究结果表明,CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系中组元主要是以2CaO·SiO2和3FeO·P2O5化合物的形态存在;当固相CaO和炉渣接触时,渣中的2CaO·SiO2首先在固相CaO表面析出并形成2CaO·SiO2固相层;随着CaO组元和3FeO·P2O5化合物向反应界面的不断扩散,生成了2CaO·SiO2-3CaO·P2O5和CaO-FeO固溶体.     

熔体结构对钢包渣脱氧速率的影响

采用熔渣脱氧实验、动力学分析和实验渣熔体结构分析,对熔体结构对钢包渣脱氧速率的影响进行研究。研究结果表明:初始Al2O3的质量分数和碱度(二元碱度,w(CaO)/w(SiO2))对熔渣初始脱氧速率具有重要影响;铁离子扩散是熔渣脱氧反应的控制环节;随Al2O3的质量分数的提高,熔渣聚合程度增强,黏度升高,铁离子平均扩散直径减小,铁离子扩散系数先增大后减小;随着碱度增大,熔渣聚合程度减弱,黏度降低,铁离子平均扩散直径增大,铁离子扩散系数也呈先增大后减小的趋势;铁离子扩散系数变化趋势与熔渣初始脱氧速率变化趋势相一致。为提高LF精炼过程钢包渣脱氧速率,LF(Ladle furnace)精炼前钢包渣改质的成分调整控制目标为:w(CaO)/w(SiO2)=4~5,w(Al2O3)=18%~20%。     

利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究

利用正交实验设计方法,进行了利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验室研究. 探讨了不同原料配比时渣铁分离的效果. 通过光学显微镜、X射线衍射分析、物理化学性能测试等手段确定了微晶玻璃试样的物相组成及性能特征. 提出了可供工业实验的原料配比及工艺制度.     

用硼镁铁矿制取硼砂的研究

报道了硼镁铁矿有益元素综合利用的一种新途径——制取硼砂的新工艺。以硼镁铁矿为原料,经熔融还原—熔态分离铁和渣—熔渣钠化—加压水浸—过滤、浓缩、结晶制取含Na_2B_4O_7·10H_2O大于97％的硼砂。在这种工艺中采用了向熔渣中喷射粉料的技术。对原料、中间产物以及最终产物进行了X射线物相分析。讨论了这种工艺中的主要化学反应。     

含钛电炉熔分渣碱熔过程中 Ti元素的选择性富集及MgAl2O4的物相转化规律

以KOH为改性剂,利用渣碱共熔反应对攀钢含钛电炉熔分渣进行改性处理,成功地将炉渣中Ti元素从原来的重钛酸镁选择性地富集到偏钛酸钾中,同时渣中镁铝尖晶石和镁橄榄石转化为易溶于水的铝酸盐和硅酸盐.采用X射线衍射技术研究了共熔反应中煅烧温度、渣碱比(含钛电炉熔分渣的质量与KOH质量之比)、保温时间等对Ti元素迁移富集和镁铝尖晶石转化的影响.当渣碱比为1：2.1、煅烧温度700℃及保温时间1 h时,生成的偏钛酸钾衍射峰达到最强,镁铝尖晶石的衍射峰最弱,有效地实现了Ti元素的选择性富集及镁铝尖晶石的物相转化.实验证实了较高K/Ti比( K2 O与TiO2的摩尔比)是生成偏钛酸钾的主要原因.以最佳碱熔条件下得到的共熔渣为原料,经过后续处理,在850℃的条件下合成了六钛酸钾纳米晶须.