铁水预处理脱钛热力学计算与实验分析

铁水预处理脱钛已被应用到实际生产中,铁水中的硅、锰、碳、磷在脱钛的同时都存在被氧化的可能.热力学计算和热模拟实验表明,铁水温度越低越有利于脱钛反应的进行.脱钛时,铁水中硅含量随钛含量的变化呈正比例下降,锰、磷含量变化与钛含量变化关系不大.铁水中碳的氧化主要受铁水温度影响,温度越高碳越容易氧化.要做到深脱钛,需要控制得到更低的铁水硅含量、更低的铁水温度以及抑制碳的氧化.     

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.     

CaO-FeO-Al2O3-SiO2渣熔化温度特性实验研究

采用FactSage理论计算以及熔点实验对CaO-FeO-Al2O3-SiO2无氟的环保型铁水预处理脱磷渣系的熔化温度特性进行了系统研究,考察了炉渣碱度、Al2O3和FeO质量分数三个因素渣系熔化温度特性的影响.研究结果表明:FeO的质量分数对渣系熔点的影响最大;炉渣的最佳配比为碱度5.5,Al2O3质量分数10%,FeO质量分数45%,该配比下炉渣熔化特性在本实验条件下能够满足铁水预处理用渣的熔化温度特性的要求.     

高炉铁水降硅的实验研究

从理论上分析了降低铁水中硅含量的三个途径:控制硅源;降低滴落带的高度;增加炉缸渣中的氧化性.在实验室进行了降低铁水中硅含量的实验,得到了铁水中硅含量的影响因素:提高二元碱度有利于降硅;增加渣中氧化物可降低SiO2的活度有利于降硅;Al2O3和SiO2不利于降硅;冶炼时焦炭中SiO2的挥发量随温度的升高而增多,使铁水中硅含量增加;随着滴落带高度的增加,铁水中硅含量不断增加.根据实验室研究针对唐山建龙公司高炉特点提出降低铁水中硅含量的措施,降硅效果明显,铁水中硅的质量分数由原来的0.55%左右降到了0.40%左右.     

高磷铁水脱磷效率影响因素的研究

试验研究CaO-CaCl2-Fe2O3系脱磷熔剂组成、温度和处理时间对高磷铁水脱磷效率的影响.结果表明,温度为1 350 ℃时高磷铁水脱磷效果最佳;脱磷剂中当m(CaO)/m(Fe2O3)=1、时间为15 min时高磷铁水脱磷率ηP达到峰值;w(CaCl2)为20%左右、脱磷熔剂光学碱度Λ=0.7时,高磷铁水脱磷效果最好.所有炉次的高磷铁水脱磷反应在前5 min基本结束.     

转炉铁水预处理脱磷的基础理论分析

通过对转炉铁水预处理脱磷过程中选择性氧化的热力学和动力学分析,并结合首钢京唐公司300 t脱磷转炉的生产数据,研究熔池中铁、硅、锰、碳、磷的氧化过程,讨论影响磷在渣铁间分配比以及脱磷速率的主要因素.研究表明,将转炉铁水预处理温度控制在较低范围内（1 300～1 350 ℃）,选择具有合适碱度（1.7～2.5）和成渣快的造渣工艺,并结合高的底吹搅拌强度（≥0.2 Nm3/(t·min)）,这是实现脱磷保碳、提高脱磷速率、加快生产节奏的有效途径.     

复吹转炉冶炼中磷铁水炉渣控制的试验研究

在实验室25kg顶底复合吹转炉上进行了中磷铁水(0.5—1.0％[P])脱磷试验。以块状石灰和铣皮为造渣剂,釆用双渣不留渣法操作,研究了冶炼中炉渣成分及温度对脱磷的影响,并提出了合适的炉渣成分及温度控制。     

帘线钢生产过程中钛含量的影响因素及控制

为了有效控制钛夹杂对帘线钢盘条拉拔加工性能的不利影响,通过热力学理论计算结合现场实际生产数据,对铁水中的[Ti]-[Si]平衡、转炉脱钛以及精炼增钛过程进行了分析,提出了相应的钛质量分数控制措施.结果表明:铁水中钛和硅的质量分数存在较好的线性关系,将高炉铁水硅质量分数控制在较低水平,对降低铁水钛质量分数具有重要意义.转炉终点钢水钛质量分数受转炉终点钢水碳质量分数和温度的影响,其中温度的影响尤为明显.为了降低转炉终点钢水含钛量,必须做好转炉终点碳温控制.此外,为了尽量减少钢液精炼过程中的增钛量,必须严格控制转炉出钢下渣量和精炼渣料中的含钛量.     

含钛高炉渣活度模型的建立及热力学分析

根据分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2含钛高炉渣活度模型,模型计算结果与实验测定结果吻合较好.利用该模型并结合相图计算分析了碱度和w(TiO2)对含钛高炉渣主要组元活度的影响.结果表明,含钛高炉渣中钛的主要赋存相是CaO·TiO2,1500℃时典型含钛高炉渣中CaO·TiO2的活度为0.18.随着碱度和w(TiO2)增加,CaO·TiO2活度先增后减.当碱度区间在1.08~3.08,w(TiO2)在26%~43%的条件下,有利于CaO·TiO2活度的增加,促进钛组分在钙钛矿中富集.CaO·TiO2活度最大值所需碱度随TiO2含量的增加而增加,当含钛高炉渣中w(TiO2)为20%~28%时碱度为1.34~1.63,对促进钛在钙钛矿中的富集是有利的.     

控制硅还原的实验研究

高炉内硅还原反应未达到平衡。研究表明,温度、焦炭中 SiO_2 量、炉渣碱度及其 MgO 含量、还原时间、接触面积是影响硅还原的重要因素。为获得低硅生铁,要控制炉内温度,缩小硅还原区,减少焦炭带入 SiO_2 量,适当提高炉渣碱度和 MgO含量。     

用综合加权评分法优化高铬型钒钛矿电热熔分工艺

以气基竖炉还原得到的金属化率为95%的高铬型钒钛磁铁矿球团为原料,在高频感应炉内进行电热熔分深度还原.设计了三因素三水平正交试验,重点考察熔分温度、熔分时间及二元碱度对熔分效果的影响,并运用综合加权评分法对试验结果进行分析,发现熔分后可获得含钒、铬铁块和高钛渣.适宜的高铬型钒钛磁铁矿电热熔分参数为:二元碱度1.1,熔分温度1 650℃,熔分时间45 min.对熔分综合指标影响大小依次为二元碱度熔分温度熔分时间.另外,分析二元碱度对熔分效果的影响规律及作用机理可知,随碱度增大,铁、钒、铬及钛的收得率呈先上升后下降的趋势,在二元碱度为1.1时,高铬型钒钛矿熔分效果最好.     

预熔型精炼渣发泡性能实验研究

在实验室内利用中频感应炉对CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣的发泡性能进行研究，分析了熔渣组成、碱度、粘度、表面张力及助熔剂对熔渣的起泡寿命和发泡指数的影响，同时对高碱度熔渣的发泡性能进行具体分析，研究结果表明碱度在3．0（低碱度渣）和10左右（高碱度渣）、渣指数在0．3左右、Al2O3在低碱度区时含量在8％-14％和高碱度区20％-28％时熔渣具有良好的发泡性能，同时研究表明随着粘度的增加，发泡指数和发泡寿命逐渐降低；随着表面张力的增加，发泡指教和发泡寿命逐渐增加。这对于实际生产的合理配渣衣指导意义。     

用X光透视装置观察钛漳-铁水反应过程

报道了用X光透视装置观察渣铁反应过程。普通渣与铁水反应时渣铁界面清晰,起泡但无泡沫。钛渣与铁反应时,随界面处Ti(CN)的生成、气泡的搅动,铁水逐渐向渣中乳化。重熔乳化了的渣铁样,开始界面清晰、分离良好。渣-铁反应生成的气泡能在渣面形成泡沫,主要由于Ti(CN)微粒起到了稳定剂的作用,但形成的泡沫有限。     

钛渣电弧炉中的多物理场和还原反应模型

针对电弧炉操作参数的选取与控制，建立了一个物料、钛渣、铁水三相传输与反应过程的三维多物理场模型.基于有限体积法，求解模型方程，结果表明:焦耳热、温度场和电压压降都主要集中在熔池表面接近电极的区域，表现出多物理场的强耦合性和不均匀性；熔池沿横向的扩张随着时间的推移而明显减缓，直至稳定在炉壁附近，形成挂渣层；料层内钛精矿和焦炭的质量分数影响还原反应发生的位置，使之不断向炉膛入料口移动；电炉入料量与反应速率拥有相似的变化趋势，当炉况趋于稳定时，钛渣生成速率为2.4kg·s^-1，铁水生成速率为1.5kg·s^-1，主料口、副料口和炉心料口的质量流量之比为20∶22∶9.     

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。     

高炉滴落带初渣流动的实验研究

根据相似原理,对高炉滴落带初渣流动进行了区域模拟的实验研究。结果表明:在现代高炉操作条件下,初渣偏流现象是不可避免的;初渣在滴落带横截面上呈二次项分布。在正常操作条件下,铁液的滴落几乎不受横向气流的作用,因而,生铁一经生成便与初渣分离而垂直下滴,而初渣则主要集中在软熔带内边缘附近区域流动。初渣偏流影响到焦窗的透气性。提高焦炭强度,保证滴落带焦炭柱中大于20mm 的大顺粒组成高于80%,或对小颗粒焦炭进行分级整粒入炉,将减轻滴落带初渣偏流,改善高炉下部的透气性和透液性。     

含TiO_2熔渣与铁液之间钛的行为

探讨了含TiO_2熔渣与铁液之间钛的行为,结果表明在试验条件下,钛从熔渣向铁液内迁移时受钛离子在渣中扩散的控制,整个迁移过程的表观级数为准零级,表观活化能为62kcal/mol,讨论了渣中TiO_2含量,碱度,温度等因素对钛迁移量和迁移速度的影响,发现炉渣碱度对钛迁移影响具有两重性:若渣中TiO_2含量较高时(TiO_2>25％),提高碱度将减少钛的迁移量和迁移速度;反之,若渣中TiO_2含量较低时(TiO_2<25％),提高碱度却增加钛的迁移量和迁移速度。     

熔融还原型熔体对炉衬侵蚀的研究

研究了熔融还原熔体对耐火内衬的侵蚀速度，侵蚀程度和引起内衬的微观结构变化。结果表明，内衬侵蚀的主要因素是熔体与内衬中氧化物间的化学反应，侵蚀最严重的部位是渣铁界面处及渣表面处。铁氧化物浓度越高，侵蚀速度就越高，温度越高，内衬的侵蚀速度也越快。     

低温低碱度脱磷渣中磷的富集行为

At low basicity and low temperature, the dephosphorization behavior and phosphorus distribution ratio (L_P) between slag and molten steel in the double slag and remaining slag process were studied with a 180 t basic oxygen furnace industrial experiment. The dephosphorization slags with different basicities were quantitatively analyzed. At the lower basicity range of 0.9–2.59, both L_P and dephosphorization ratio were increased as the basicity of dephosphorization slag increased. Dephosphorization slag consisted of dark gray P-rich, light gray liquid slag, and white Fe-rich phases. With increasing basicity, not only did the morphologies of different phases in the dephosphorization slag change greatly, but the area fractions and P₂O₅ content of the P-rich phase also increased. The transfer route of P during dephosphorization can be deduced as hot metal → liquid slag phase + Fe-rich phase → P-rich phase.