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.     

CaO-Al_2O_3-CaF_2-SiO_2渣系的黏度

采用内旋转圆柱法测量了不同组成的CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系的黏度,采用XRD分析技术对高温熔炼渣的物相进行分析,并计算了各渣样的黏流活化能.结果表明:当w(CaO)/w(Al2O3)一定,配渣中SiO2质量分数低于8%时,对渣样的高温黏度并没有明显的影响,在1 490℃以上时,熔渣黏度都低于0.5Pa.s;当SiO2质量分数增加到10%,渣样的高温黏度开始显著降低,温度高于1 440℃时,黏度值低于0.2Pa.s.随着SiO2含量的增加,熔渣的碱度逐渐降低,破坏了原来熔渣的大网状结构,熔渣的黏度明显降低.渣系的黏流活化能变化趋势与渣样的黏度值变化趋势一致.     

CaO-SiO_2渣系作用浓度的计算模型

根据炉渣结构的共存理论和CaO-SiO_2渣系相图制定了不同温度区间的作用浓度计算模型。在炼钢温度下计算结果表明,考虑2个硅酸盐(CaSiO_3和Ca_2SiO_4)或3个硅酸盐(CaSiO_3,Ca_2SiO_4和Ca_3SiO_5)的计算模型都是合用的。比较不同计算方案结果证明,用本文回归所得的热力学数据比用文献数据更能符合实际,所以对文献数据应进一步研究。硅酸盐作用浓度的最大值与相图中固液相同成分熔点的位置一致,说明硅酸盐对本渣系的熔点具有极为重要的影响,炉渣总质点数随碱度而变化中出现最小值的原因是炉渣中进行了多个结构质点结合成一个分子的反应。     

FeO和Al2O3质量分数对高炉初渣粘度的影响

以高铝烧结矿在高炉软熔滴落过程中形成的高炉初渣为主要研究对象,在实验室条件下采用分析纯试剂进行初渣的制备,分别探讨了CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-FeO五元渣系中,FeO(5%~15%)及Al_2O_3(6%~15%)质量分数对初渣粘度和熔化性温度的影响规律。实验结果表明:在碱度(CaO/SiO_2)为2.0时,炉渣粘度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越多,炉渣的熔化性温度越低;当FeO质量分数为5%时,随着Al_2O_3质量分数的增大,炉渣粘度和熔化性温度都呈降低的趋势。     

B_2O_3对含钛低镁渣系流动性的影响及其机理研究

基于京唐现场渣中主要氧化物成分,采用内柱体旋转法对CaO-SiO2-15.2%Al2O3-4.8%MgO-TiO2-B_2O_3(质量分数)渣系进行黏度试验,结合Factsage软件热力学分析,探究TiO2和B_2O_3对低镁渣系黏度、熔化性温度和活化能的影响及影响机理。研究结果表明:质量分数为0~4.0%的TiO2使低镁渣系黏度、熔化性温度和活化能均降低;质量分数为0~2.0%的B_2O_3能降低含钛低镁渣系黏度和熔化性温度;含钛低镁渣中B_2O_3质量分数为1.0%左右较为合理。     

OaO—Al2O3-OaF2-SiO2渣系的黏度

采用内旋转圆柱法测量了不同组成的CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系的黏度,采用XRD分析技术对高温熔炼渣的物相进行分析,并计算了各渣样的黏流活化能．结果表明：当叫（CaO）／w（Al2O3）一定,配渣中SiO2质量分数低于8％时,对渣样的高温黏度并没有明显的影响,在1490℃以上时,熔渣黏度都低于0．5Pa·s当SiO2质量分数增加到10％,渣样的高温黏度开始显著降低,温度高于1440℃时,黏度值低于0．2Pa·s．随着SiO2含量的增加,熔渣的碱度逐渐降低,破坏了原来熔渣的大网状结构,熔渣的黏度明显降低．渣系的黏流活化能变化趋势与渣样的黏度值变化趋势一致．     

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.     

含硼炉渣性能的研究

本文研究了高炉型含B_2O_3合成渣的冶金性能。B_2O_3在CaO-MgO-SiO_2-Al_2O_3四元渣系中起助熔剂作用,它能降低炉渣的粘度和熔化性温度(见图1—3及表2)。含硼高镁渣具有适宜高炉冶炼的粘度和熔化性温度,例如当炉渣含MgO 25％,B_2O_3 12％且CaO/SiO_2为1.0时,其熔化性温度大约为1300℃,含硼炉渣脱硫性能良好(图 5、6)。CaO/SiO_2仍然是判别脱硫能力的主要因素。硅和硼的氧化物的还原行为相近,B_2O_3的存在促进了渣中SiO_2的还原。     

掺Nd_2O_3硼硅酸盐玻璃陶瓷制备及其显微结构

钙钛锆石硼硅酸盐玻璃陶瓷作为高放废液的固化基材具有良好的发展前景。采用两步法制备了掺Nd_2O_3的硼硅酸盐玻璃陶瓷,并研究了晶核剂(CaO,TiO_2,ZrO_2)质量分数对其晶相组成和显微结构的影响。结果表明:随着晶核剂质量分数的增加,玻璃化转变温度也随之上升(615～650℃),核化温度为655～690℃,晶化温度为800～850℃;晶核剂质量分数的增加使样品中SiO_2晶相减少,开始出现CaZrTi_2O_7晶相,晶体的致密度增加,晶体生长更加容易。在晶核剂质量分数为45%的样品中CaZrTi_2O_7质量分数最高,并出现了更稳定的CaZrTi_2O_7-2M结构。晶核剂质量分数为50%的样品除了存在钙钛锆石(CaZrTi_2O_7)晶相和CaZrTi_2O_7-2M晶相外,还有未熔融的ZrO_2。因此,CaO,TiO_2,ZrO_2作为晶核剂加入硼硅酸盐玻璃体系之中能促进钙钛锆石(CaZrTi_2O_7)的形成与生长。     

不同类型含钛高炉渣主要冶金性能及物相

根据渣中TiO_2及Al_2O_3质量分数不同对高炉渣进行划分,以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基准,采用纯化学试剂配制渣样,在中性气氛下对比研究低、中、高钛型钒钛矿高炉渣及低、中、高铝型钒钛矿高炉渣主要冶金性能。同时,运用XRD物相分析及Factsage 6.4热力学软件对各渣系主要组成物相及其变化进行分析。研究结果表明:低、中、高钛渣熔化性温度逐渐增大,初始黏度和高温黏度降低,渣系热稳定性和化学稳定性先变好后变差,渣中黄长石相骤减,辉石、钙钛矿相数量增多。低、中、高铝渣熔化性温度、初始黏度和高温黏度升高,渣系热稳定性和化学稳定性变差,渣中镁铝尖晶石等高熔点物相数量增多。     

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.     

低钙铝酸钙熟料的物相转变和浸出性能

以分析纯CaCO_3,Al_2O_3和SiO_2为原料,研究了n_(CaO)/n_(Al2O3)=1.0,w_(Al2O3)/w_(SiO2)=3.0时物料的熔化温度以及熟料的物相组成、自粉化性能和氧化铝浸出性能.结果表明:物料熔化温度为1 392℃;烧结温度为1 350℃时熟料物相为CaAl_2O_4,Ca_(12)Al_(14)O_(33)和γ-Ca_2SiO_4,自粉化性能和氧化铝浸出性能良好,氧化铝浸出率为93.37%;1 400℃物料局部熔化,非均相的形成造成物料扩散受阻和物相分布不均匀,阻止β-Ca_2SiO_4向γ-Ca_2SiO_4转化,熟料自粉化性能变差,且有Ca_2Al_2SiO_7生成,二者均使氧化铝浸出性能变差,氧化铝浸出率仅为74.50%;1 450℃物料完全熔化,熟料自粉化性能和氧化铝浸出性能得到改善.     

CaO–SiO2–Al2O3–4.6wt%MgO–Fe2O3废汽车催化剂熔炼渣系的冶金特性研究

本文系统地研究了废汽车催化剂（SAC）与含铜电镀污泥（CBES）协同熔炼过程中形成的CaO?SiO₂?Al₂O₃?4.6wt%MgO?Fe₂O₃五元渣系的冶金特性。通过傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、FactSage热力学计算和粘度测试研究了该渣系的熔渣结构、熔化温度和粘度特性。实验结果表明,Fe₂O₃含量（3.8wt%?16.6wt%）、CaO/SiO₂质量比（0.5?1.3）和SiO₂/Al₂O₃质量比（1.0?5.0）的提高可以促进硅酸盐网络的解聚,同时以四面体和八面体单元形式存在的大量Fe₂O₃确保了Al3+离子的电荷补偿,使得Al₂O₃仅表现为酸性氧化物。热力学计算和粘度测试结果表明,随着Fe₂O₃含量、CaO/SiO₂比和SiO₂/Al₂O₃比的增加,熔渣中发生硅酸盐网络结构解聚和低熔点相变,促进了熔点和粘度的降低;而进一步增加会导致新的高熔点物相形成,反而导致粘度和熔点回升。根据实验分析,优选的低聚合度、粘度和熔点炉渣组成为:Fe₂O₃含量为10.2wt%?13.4wt%,CaO/SiO₂比为0.7?0.9和SiO₂/Al₂O₃比为3.0?4.0。本研究为SAC和CBES协同熔炼过程中的炉渣设计提供了理论支持。     

电渣重熔铸铁渣系的选择

介绍铸铁重熔的一些实验结果,对提出的CaF_250%、CaO30％、AI_2O_310％、MgO_5、SiO_25％五元渣进行了熔点、粘度和电导的测定与讨论。多炉的重熔试验表明,该渣系对铸铁重熔有较好的适应性。     

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.     

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     

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MgO含量富硼渣熔体粘度的测定

用化学试剂氧化物配制合成 B_2O_3-MgO-SiO_2-Al_2O_3-CaO 系高 MgO含量的富硼渣,利用 ZC-1600 型高温综合测试仪,用内柱体旋转法测定其粘度及熔化性温度,高MgO 含量富硼渣熔体粘度随温度的变化显著,B_2O_3 在渣系中起到助熔剂及降低粘度作用,采用高炉冶炼时炉温应保持 1 500℃左右。     

B_2O_3-MgO-SiO_2系富硼渣活性的研究

研究了B_2O_3-MgO-SiO_2系富硼渣的活性与组成和结构的关系。在限定10％≤B_2O_3≤30％,10％≤SiO_2≤30％,MgO≤60％范围内,MgO的含量和熔体固化过程玻璃体的形成是影响富硼渣活性的关键因素。     

CaF_2-CaO-Al_2O_3型电渣堆焊高铬铸铁烧结焊剂

研制出一种CaF_2-CaO-Al_2O_3型高铬铸铁电渣堆焊烧结焊剂,采用渣池稳定性、堆焊缺陷和脱渣性作为焊剂的工艺性能的评价指标.研究结果表明:当焊剂中CaO和Al_2O_3质量分数比例为1∶1,CaF_2质量分数为40%时,液态渣池电导率为3.304 5Ω~(-1)·cm~(-1),黏度为0.083Pa·s,表面张力为338.456N/m;电渣堆焊过程稳定,堆焊层成形良好,渣皮易脱落.所研制的焊剂与高铬铸铁焊丝匹配进行电渣堆焊,焊丝中合金元素Cr和C的过渡率分别达到91%和83%,堆焊层为初晶奥氏体+共晶组织组成的亚共晶高铬铸铁组织,硬度为50.9±1.5HRC,焊剂能够满足高铬铸铁电渣堆焊使用要求.