转炉提钒终点钒的分配行为

运用共存理论建立了钒渣活度计算模型,分析了钒渣成分和温度对渣中FeO、V2O3活度及活度系数的影响;通过实验和理论计算,分析了转炉提钒终点钒渣成分和温度对钒在渣和半钢间分配行为的影响.结果表明,渣中FeO的活度和活度系数随MnO和FeO含量的增加而增加,随V2O3、SiO2和TiO2含量的增加而减小,其值分别在10-1和100的数量级上,而渣中V2O3的活度及活度系数在同样条件下的变化与FeO相反,其值分别在10-2和10-1的数量级上;半钢V的质量分数一般在0.02%～0.06%之间,随温度以及渣中V2O3、TiO2和SiO2含量升高而升高,随FeO含量降低而升高;V在渣金间的分配比为100～500,随温度和渣中TiO2、SiO2含量升高而降低,随FeO含量升高而升高;存在一个临界V2O3含量使得V在渣金间的分配比达到最大,该值的理论计算结果为23.77%,实验结果在15%～20%.     

CaO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3渣系中组元活度的计算

根据分子和离子共存理论,建立了CaO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3渣系的活度计算模型,并利用模型对渣中各组元的活度进行了计算,分析了w(CaO)对渣中组元活度的影响.结果表明,在CaO-Al2O3渣系中,当w(CaO)小于45%时,随着w(CaO)的增加,3CaO·Al2O3和12CaO·7Al2O3的活度不断升高,而CaO·Al2O3的活度变化不大;当w(CaO)大于45%时,随着w(CaO)的增加,CaO·Al2O3和12CaO·7Al2O3的活度不断降低,而3CaO·Al2O3的活度则略有升高.在CaO-SiO2-Al2O3渣系中,12CaO·7Al2O3的活度低于其在CaO-Al2O3渣系中的活度,随着w(CaO)的增加,CaO和3CaO·Al2O3的活度不断升高,2CaO·SiO2的活度则不断降低,CaO·Al2O3的活度呈现先升高后降低的趋势.     

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...     

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.     

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...     

VOD精炼渣的熔化过程分析及成分优化

分别采用FactSage软件计算、高温共聚焦激光显微镜在线观察和示差扫描量热(DSC)分析研究CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD预熔精炼渣的熔化温度,通过热力学计算分析了精炼渣对超纯铁素体不锈钢的脱氧、脱硫能力的影响,对VOD精炼渣的成分进行优化。结果表明,具有合适熔化温度的渣系成分范围是:w(CaO)/w(SiO2)为4,w(Al2O3)为25%～35%,w(MgO)为6%,w(CaF2)为5%;在成分优化的条件下,随着精炼渣中初始Al2O3含量的减少,精炼渣对超纯铁素体不锈钢的脱氧、脱硫能力逐渐增强。     

由FeO—V2O3和V2O3-SiO2二元相图提取活度

本文研究了在正规溶液的假设下,运用由二元相图提取活度的方法,分别计算了FeO—V2O3和V2O3-SiO2渣系相图在2500K温度下的活度。经加权平均计算,计算值和实验值的相对误差分别为13．34％和6．5％．这个精度处于Turkdogan提出的10％-30％的实验误差范围以内,可以作为进一步研究复杂含钒渣系时的热力学参考数据。     

精炼渣对60Si2Mn弹簧钢中氧含量及夹杂物的影响

利用热力学软件FactSage 7.0计算1873K下四元渣系CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与60Si2Mn弹簧钢平衡时的等氧线,通过渣-钢高温平衡试验,测定了不同精炼渣方案下钢中溶解氧和全氧含量,并对钢中非金属夹杂物的形貌、数量和尺寸分布进行表征。结果表明,1873K温度下,w(MgO)=6%且w(CaO)/w(Al_2O_3)=1时,钢液中溶解[O]及T[O]含量随着渣中w(SiO_2)的增大而增加,而当w(SiO_2)=30%时,随着w(CaO)/w(Al_2O_3)的增加,钢液中溶解[O]及T[O]含量分别呈降低和升高的趋势,这与钢液中SiO_2的活度有关;不同精炼渣方案得到的钢中,尺寸小于10μm的夹杂物所占比例超过87%,尺寸小于4μm的夹杂物所占比例超过50%,且单位面积夹杂物的数量与钢中T[O]含量的变化趋势一致。与试验结果对比可知,利用热力学软件FactSage 7.0计算钢中溶解氧含量是可行的。     

含铝TRIP钢结晶器保护渣黏度特性

含铝TRIP钢钢液中Al易与结晶器保护渣中的SiO2发生氧化-还原反应,使其保护渣中Al2O3的质量分数由3%快速增加到30%左右,w(Al2O3)/w(SiO2)由0.10增加到1.44,导致黏度发生大的波动. 研究了Al2O3含量和w(Al2O3)/w(SiO2)对含铝TRIP钢保护渣黏度的影响,建立了高Al2O3含量保护渣系黏度的计算模型. 结果表明:随着Al2O3质量分数由3%增加到17%,综合碱度R＜1的保护渣黏度先增大再减小,而R≥1的保护渣黏度变化较小;随着Al2O3质量分数由17%增加到30%,保护渣的黏度快速增大;随着w(Al2O3)/w(SiO2)的增大,Al-TRIP钢保护渣的黏度呈现先快速减小而后迅速增大的趋势.     

高铝钢精炼渣的热力学计算与分析

为了在高铝钢中得到最低的溶解氧含量,必须找到CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度最低点的位置。因此,利用炉渣结构的共存理论,结合CaO-Al2O3-MgO相图,利用Matlab软件计算了CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度。通过对不同模型计算出的CaO-Al2O3渣系中Al2O3活度值比较,表明其变化趋势基本相同。由共存理论对CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度进行计算得到,在一定的MgO含量下,随着CaO含量增加,炉渣中Al2O3活度降低;在一定的CaO含量下,随着MgO含量增加,炉渣中Al2O3活度降低,且Al2O3活度最低值在CaO和MgO均达饱和的区域。     

Effect of the CaO/SiO2 mass ratio and FeO content on the viscosity of CaO–SiO2–"FeO"–12wt%ZnO–3wt%Al2O3 slags

An effective process for recycling lead from hazardous waste cathode ray tubes (CRTs) funnel glass through traditional lead smelting has been presented previously. The viscous behavior of the molten high lead slag, which is affected by the addition of funnel glass, plays a critical role in determining the production efficiency. Therefore, the viscosities of the CaO–SiO2–"FeO"–12wt%ZnO–3wt%Al2O3 slags were measured in the current study using the rotating spindle method. The slag viscosity decreases as the CaO/SiO2 mass ratio is in-creased from 0.8 to 1.2 and also as the FeO content is increased from 8wt% to 20wt%. The breaking temperature of the slag is lowered sub-stantially by the addition of FeO, whereas the influence of the CaO/SiO2 mass ratio on the breaking temperature is complex. The structural analysis of quenched slags using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Raman spectroscopy reveals that the silicate network structure is depolymerized with increasing CaO/SiO2 mass ratio or increasing FeO content. The [FeO6]-octahedra in the slag melt increase as the CaO/SiO2 mass ratio or the FeO content increases. This increase can further decrease the degree of polymerization (DOP) of the slag. Furthermore, the activation energy for viscous flow decreases both with increasing CaO/SiO2 mass ratio and increasing FeO content.     

高碱度LF合成精炼渣泡沫化性能研究

在实验室条件下采用钼丝挂渣法测量熔渣发泡高度,以相对发泡高度作为衡量指标,结合理论分析,系统研究了高碱度合成精炼渣的泡沫化性能.结果表明:熔渣相对发泡高度随着黏度的增大、表面张力和密度的减小而增大.在精炼渣成分一定时,随温度升高和吹气量增加,熔渣相对发泡高度都有先增加后降低的趋势.具有较好泡沫化性能的精炼渣组成范围是:ω(CaO)/ω(SiO_2)为5～8,ω(Al_2O_3):27%,ω(CaF_2)为3%～6%,ω(MgO)=8%,ω(FeO)<0.5%.     

FeO含量对SiO2-CaO-Al2O3-MgO(-FeO)酸性渣熔化温度的影响

基于熔渣离子理论,利用导电法在高纯氩气保护下测定SiO2-CaO-Al2O3-MgO(-FeO)酸性渣(二元碱度R=0.6)的熔化温度,考察FeO含量对酸性渣熔化温度的影响。结果表明,FeO的加入可以降低酸性母渣SiO2-CaO-Al2O3-MgO的熔化温度,且渣中FeO含量越大,渣样熔化温度越低;当渣中FeO含量低于20%时,随着FeO含量的增加,渣样熔化温度降低幅度较大;当渣中FeO含量高于20%时,随着FeO含量的增加,酸性渣熔化温度降低趋势变缓。     

高铅渣物理化学性能测定的偏差规律

为探明造成高铅渣物理化学性能测定中实际值与理论值偏差的原因,本研究配制了Pb O-Fe Ox-Ca OSi O_2-Zn O系渣。利用TG-DSC热重差热分析仪分析了不同组分含量熔渣的失重变化规律,采用FACTSage软件计算炉渣熔点、粘度,并与实验测定结果进行了对比,分析了性能偏差规律。研究结果表明,对w(Pb O)=20%~40%的中、高铅渣,熔渣在736~1 450℃时铅的挥发率大约15%~16%;当w(Fe O)/w(Si O_2)设置在1.29~2.05和w(Ca O)/w(Si O_2)=0.40时,实际测定的渣熔点与炉渣挥发后理论熔点之间的偏差(ΔT_(a-vv))介于+34~+190℃,实测粘度与理论粘度偏差(Δη_(a-vv))介于+0.17~0.32 Pa·s;而w(Ca O)/w(Si O_2)=0.80时,ΔTa-vi值较小,介于+3~+92℃,实测值更接近理论值。依据不同熔渣组分在给定温度下的挥发规律以及ΔT_(a-vv)和Δη_(a-vv)偏差结果,可以对给定的初始渣组分的实际熔点及粘度值进行预测,并可根据实测值来预测可能的渣组分。     

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.     

Variation and optimization of acid-dissolved aluminum content in stainless steel

As a key step in secondary refining, the deoxidation process in clean stainless steel production is widely researched by many scholars. In this study, vacuum oxygen decarburization (VOD) deoxidation refining in a 40-t electric arc furnace + VOD + ingot casting process was analyzed and optimized on the basis of Al deoxidation of stainless steel and thermodynamic equilibrium reactions between the slag and steel. Under good stirring conditions in VOD, the deoxidation reaction reaches equilibrium rapidly, and the oxygen activity in the bulk steel is controlled by the slag composition and Al content. A basicity of 3–5 and an Al content greater than 0.015wt% in the melt resulted in an oxygen content less than 0.0006wt%. In addition, the dissolved oxygen content decreased slightly when the Al content in the steel was greater than 0.02wt%. Because of the equilibrium of the Si–O reaction between the slag and steel, the activity of SiO₂ will increase while the Si content increases; thus, the Si content should be lowered to enable the formation of a high-basicity slag. A high-basicity, low-Al₂O₃ slag and an increased Si content will reduce the Al consumption caused by SiO₂ reduction.