Si-Cu合金精炼与造渣精炼去除冶金级硅中金属杂质

采用Si-Cu合金精炼与CaO-SiO_2-CaCl_2造渣精炼相结合的方法对冶金级硅进行精炼,通过多种分析方法考察了合金造渣过程、渣剂添加剂和合金成分对金属杂质Fe、Al和Ca去除效果的影响.结果表明,提高Si-Cu合金中Cu的质量分数可以有效增加Cu_3Si相在Si中的含量,造渣精炼过程会影响Si-Cu合金的相转变,造渣后金属杂质Fe和Ca聚集在Si-Cu合金的Cu_3Si相中.在渣剂中添加CaCl_2助溶剂可降低渣剂黏度以促进传质过程,从而有效提高金属杂质Fe、Al和Ca的去除率.此外,随着Si-Cu合金中Cu质量分数的增加,造渣后合金相中Cu的析出现象明显,Fe的去除率上升,Ca的去除率下降,而Al的去除率不变.当Si-30%Cu合金与CaO-SiO_2-CaCl_2(质量比9∶9∶2)渣剂进行精炼后,Fe、Al和Ca的去除率分别为68%,94%和86%.     

FeV50合金浇铸沉降理论的应用及其影响因素

采用近似无限大流体重力沉降原理分析了多期法FeV50合金浇铸过程渣金分离及浇铸渣层钒的分布规律,考察了熔渣黏度、沉降粒度、浇铸温度、渣层厚度以及保温制度对渣中钒含量的影响.结果表明,浇铸渣中钒的赋存形式除了未还原完全的钒氧化物之外,还存在部分未完全沉降的初级合金;合金沉降速度随合金粒度的增加而增大,随熔渣黏度的增加而减小.1850℃条件下,当渣层厚度为50 mm,熔渣组分质量分数为65.2%Al2 O3、15.5%CaO、14.6%MgO、1.9%Fe2 O3、0.9%SiO2时,粒径为100μm的合金沉降时间及熔渣上浮时间分别为24.9和1.2 min.基于此,进行浇铸工艺优化试验,在渣层厚度35 mm,浇铸温度1900℃、熔渣主要成分质量分数Al2 O360%~65%、CaO 15%~20%、MgO 9%~15%、浇铸锭模保温层厚度9 cm的条件下,浇铸渣中平均TV质量分数由1.39%降低至0.58%.     

真空还原精炼法制备低氧高钛铁合金

针对铝热还原法制备的高钛铁中氧含量高、夹杂多等缺点,提出了以铝热法高钛铁为原料进行真空还原精炼制备低氧高钛铁的新思路.研究了精炼温度、精炼渣等因素对精炼效果的影响,采用XRD,SEM及化学元素分析等手段对高钛铁合金进行了表征.结果表明:还原精炼后合金的微观结构均匀致密,夹杂物得到有效去除,氧含量急剧降低;2 000℃时以CaO-Al2O3为精炼渣制备的高钛铁合金中各元素的质量分数分别为钛74.5%,铁18.2%,铝2.17%,硅0.81%,氧3.20%,完全符合优质高钛铁的技术指标.     

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.     

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.     

LF炉合成精炼渣成分优化

通过建立二次回归正交设计模型,考察了合成精炼渣碱度w(CaO)/w(SiO2),Al2O3和CaF2质量分数对LF深脱硫效果的影响.结果表明,当渣中w(FeO)为0.5%,w(MgO)为9%时,随渣中w(CaO)/w(SiO2)增加,脱硫率均先增大后减小.当w(CaO)/w(SiO2)不同时,Al2O3和CaF2质量分数对脱硫效果的影响程度不同,主要原因是渣中有效CaO含量变化引起的.随渣中w(FeO)降低和渣量增加,脱硫率明显增大.实验优化的最佳脱硫渣系组成为w(CaO)/w(SiO2)=9~11,w(Al2O3)=27%~29%,w(MgO)=9%,w(CaF2)=8%~10%,w(FeO...     

精炼渣成分与轴承钢夹杂物类型关系热力学分析

针对轴承钢中钙铝酸盐大型夹杂物的控制问题,通过计算GCr15轴承钢中尖晶石MgO·Al2 O3、钙的铝酸盐CaO·6Al2 O3夹杂物生成热力学,分析精炼渣成分与夹杂物类型之间的定量关系.结果表明：当钢水中含有质量分数0.10×10-6的溶解钙[Ca]时,只要溶解镁[Mg]质量分数小于10×10-6,MgO·Al2O3就会被[Ca]还原成 CaO·6Al2O3;当精炼渣碱度为7.04,(MgO)质量分数为1.38%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低56%,夹杂物以尺寸大于10μm的CaO-Al2O3系复合夹杂为主;当精炼渣碱度为3.75,(MgO)质量分数3.14%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低14%,夹杂物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al2 O3复合夹杂为主;当精炼渣钙铝比C/A为1.8~2.0时,控制精炼渣碱度R为4.5~5.5,(MgO)质量分数为3%~5%,即能使钢中MgO·Al2O3保持稳定而不转变为CaO·6Al2O3.     

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.     

含钼铜精矿氧化焙烧-浸出分离钼研究

四川攀西地区的含钼铜精矿中,由于钼、铜矿物组成复杂,共生关系紧密,提出了氧化焙烧-浸出工艺进一步分离钼。将试样置入焙烧炉中进行氧化焙烧,使硫化物转化为CuO、MoO3、Fe2O3等氧化物后;添加NaOH、H2O与MoO3反应生成可溶性Na2MoO4,浸出渣作为铜精矿产品。研究结果表明:铜、钼等以氧化物形式赋存于焙烧矿中,氧化焙烧矿中的硫含量较低为0.53%,硫以SO2气相形式挥发;在焙烧温度650℃、焙烧时间120 min、氢氧化钠用量为30%、浸出温度60℃、浸出时间120min、浸出液固比2∶1的综合条件下,钼的浸出率为94.24%,铜精矿(浸出渣)中铜的质量分数为24.27%,钼分离效果明显。     

高品质GCr15轴承钢二次精炼过程中夹杂物的演变规律

采用FE-SEM/EDS研究了转炉流程生产的GCr15轴承钢LF、RH精炼过程中夹杂物的演变规律,分析了其演变机理。结果表明:钢中复合夹杂物的演变规律可归纳为:Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→(Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮物夹杂2种方式。LF精炼过程脱硫作用明显,钢中的硫化物夹杂数量大幅减少。LF精炼初期钢中主要是MnS、Al2O3、TiN的单相夹杂物。LF精炼结束后钢中的夹杂物演变为Al2O3为核心外包氧化物及MnS、TiN、Ti(C,N)、CaS的复合夹杂物。精炼渣中的CaO和耐火材料中的MgO经还原后与钢中溶解氧反应导致LF精炼结束时D类夹杂物增加。RH及软吹处理进一步强化了去除钢中的硫化物,但D类及其与A、T类复合的夹杂物含量增加。在LF阶段,夹杂物尺寸主要集中在1~3μm范围内,到RH阶段,夹杂物尺寸则主要集中分布在小于1μm的粒度范围。最大夹杂物尺寸由10.79μm降到5.68μm,单位面积夹杂个数由372个/mm2降到258个/mm2。RH及软吹处理有效地降低了钢中大于3μm的夹杂物。     

Boron separation from Si-Sn alloy by slag treatment

This study investigates a purification process for metallurgical-grade silicon (MG-Si) in which Si is alloyed with tin (Sn) and CaO-SiO₂-CaCl₂ slag is used to remove boron (B) impurity. Acid leaching was performed to remove the Sn phase after slag refining to recover high-purity Si from the Si-Sn alloy. The effect of refining time was investigated, and acceptable refining results were realized within 15 min. The effects of slag composition and Sn content on the removal of B were also studied. The results indicate that increasing Sn content favors B removal. With the increase of Sn to 50% of the alloy, the final B content decreased to 1.1×10-4wt%, 93.9% removal efficiency.     

Experimental study on sulfur removal from ladle furnace refining slag in hot state by blowing air

In view of the present problem of sulfur enrichment in the metallurgical recycling process of ladle furnace (LF) refining slag, a simple and efficient method of removing sulfur from this slag was proposed. The proposed method is compatible with current steelmaking processes. Sulfur removal from LF refining slag for SPHC steel (manufactured at a certain steel plant in China) by blowing air in the hot state was studied by using hot-state experiments in a laboratory. The FactSage software, a carbon/sulfur analyzer, and scanning electron microscopy in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to test and analyze the sulfur removal effect and to investigate factors influencing sulfur removal rate. The results show that sulfur ions in LF refining slag can be oxidized into SO₂ by O₂ at high temperature by blowing air into molten slag; SO₂ production was observed to reach a maximum with a small amount of blown O₂ when the temperature exceeded 1350℃. At 1370℃ and 1400℃, experimental LF refining slag is in the liquid state and exhibits good fluidity; under these conditions, the sulfur removal effect by blowing air is greater than 90wt% after 60 min. High temperature and large air flow rate are beneficial for removing sulfur from LF refining slag; compared with air flow rate, temperature has a greater strongly influences on the sulfur removal.     

精炼渣碱度对304不锈钢中夹杂物的影响

实验室条件下模拟304不锈钢冶炼中的AOD工位,采用硅铁做终脱氧剂,选择CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元渣系,考察了精炼渣碱度对304不锈钢中夹杂物的影响.实验中发现,随精炼渣碱度的增大,钢中全氧质量分数降低,夹杂物的总数、总面积和平均半径减小,说明高碱度渣对304不锈钢中的脱氧产物吸附以及对细小夹杂物的生成有利;碱度大于2的精炼渣处理效果明显优于碱度为1.5的实验渣系,建议现场采用碱度大于2的渣系处理钢液.     

304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为

根据热力学计算,结合生产过程实际,研究了Si脱氧条件下304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物的变化规律.结果表明,钢水中主要形成CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物,钢水中Al含量随Si含量的降低逐渐减小.当精炼渣碱度R=1.5时,随精炼、连铸过程的进行,复合夹杂物中Al2O3含量逐渐减少,CaO,SiO2含量逐渐增加.终点铸坯夹杂物成分为30%～35%CaO,20%～27%Al2O3,25%～30%SiO2,其他成分含量较少.终点铸坯夹杂物略显碱性,变形能力稍弱.     

LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件

提出了采用热力学计算分析确定LF炉冶炼超低硫钢工艺条件的方法·分析表明,可通过提高炉渣碱度、强化渣钢脱氧、控制渣钢原始硫质量分数和渣质量,来实现超低硫钢的冶炼·150tLF炉生产实践表明,在原始钢水硫平均为00146%条件下,通过控制规定的工艺条件,经LF处理后的钢水硫质量分数平均可达00044%·再经VD处理后,可实现成品硫质量分数为00027%的超低硫钢生产·在上述条件基础上,将原始硫质量分数控制在00058%以下或保证渣金硫的分配比在250以上或采用双渣操作,LF炉可精炼0002%以下极低硫钢     

电磁场对1100铝合金铸轧板材组织的影响

研究了1100铝合金中添加不同质量分数(0.4%,0.2%,0.1%)的Al-Ti-B细化剂和在铸轧过程中施加电磁振荡场对铸轧板坯组织细化的影响.结果发现,在添加相同含量的Al-Ti-B条件下,铸轧过程中施加电磁振荡场的板坯组织细化效果明显高于普通铸轧的板坯.同时发现,细化剂的质量分数在0.1%~0.4%范围内,在铸轧过程中施加电磁振荡场,其细化效果都比较满意,其显微组织优于常规铸轧添加0.4%细化剂的组织,因此,电磁振荡铸轧可以大幅度降低细化剂的用量,减少元素偏析,改善铸轧坯的内部质量.     

BaO-CaO基精炼渣对含铬铁水的氧化脱磷

在氩气保护气氛的MoSi2炉内,进行了BaO-CaO基精炼渣对不同初始碳含量的含铬铁水氧化脱磷实验研究.实验结果发现,含铬铁水的初始碳质量分数在3%-4%时,脱磷效果最好,在1 500℃时,脱磷率可达60%以上;氧化脱磷温度对脱磷率影响显著,随着温度的升高,脱磷率显著下降,脱磷温度宜控制在1 500-1 550℃;含铬铁水几乎没有铬损,初始碳含量较高的炉次出现了增铬现象.