采用铝热自蔓延法制备低氧高钛铁合金

以金红石、钛精矿和Al为原料采用铝热自蔓延法制备出低氧高钛铁合金。研究不同反应体系的相关热力学,考察配铝量对铝热自蔓延熔炼效果的影响,采用XRD,SEM以及化学分析等技术对高钛铁合金进行表征。研究结果表明:反应体系的绝热温度大于1 800 K,反应能自我维持进行;铝还原TiO2反应的单位质量热效应较低,铝还原铁氧化物反应的单位质量热效应较高;合金主要由TiFe2,Fe,TiO2和Al2O3等相组成,氧化物夹杂相的存在是合金中氧含量高以及合金微观缺陷存在的直接原因;合金中氧含量最低为2.62%;钛、铝、铁和硅质量分数分别为61.58～66.27%,4.05%～9.20%,16.15%～20.53%及2.78%～3.82%。     

低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%～60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%～32%,MgO=4%～8%,CaO/Al2O3=1.7～1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果.     

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.     

V-Ti-Fe中间合金的精炼工艺

以金属热还原法制备的V-Ti-Fe中间合金为原料,采用喷吹造渣的方式对其进行精炼研究,实验考察了渣系组成和精炼温度对精炼效果的影响.结果表明:渣体中m(CaF2)/m(CaO)值为3.0,TiO2用量为总渣量的10%,用渣量为合金用量的35%,精炼温度为1 600℃时,精炼效果较好;精炼后合金中的Al质量分数由7.11%降到了2.61%,合金中的Si质量分数变化较小,仅由1.25%降到了0.97%.XRD和SEM分析表明,精炼后合金中没有出现氧化物相,精炼有效地去除了合金中的氧化物夹杂,降低了合金的成分偏析.     

反应热对钛铁矿铝热还原的影响

研究了反应热对钛铁矿铝热还原过程的影响，不同反应热对钛的矿铝热还原反应产物钛铁与钛收率的影响及渣的形貌分析结果表明，当反应热的绝对值│ΔＨ│〈２５８３．２４ＫＪ／Ｋｇ时，钛铁与钛收率随│ΔＨ│的增加而增大，钛铁中的铝含量则降低；当│ΔＨ│〉２５．８３．２ＫＪ／Ｋｇ时，钛铁与钛收率随│ΔＨ│的增加减少，铝含量则增大，因此钛铁矿铝热还原反应的反应热应严格控制在０－２５８４．２４ＫＪ／Ｋｇ。     

不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响

大颗粒不变形夹杂物是造成弹簧钢疲劳失效的主要原因。为了优化高级别弹簧钢55SiCr中夹杂物的组成、形态与分布,采用两次LF炉进站精炼方式,并在二次精炼过程中设计了两种不同碱度的渣系,通过氧氮分析仪、电子探针等检测手段对比分析两种工艺下钢中全氧含量、夹杂物尺寸与成分。结果表明,低碱度精炼渣使弹簧钢夹杂物成分趋近于Al2O3-SiO2-CaO系统中低熔点塑性化区间,但不利于大颗粒夹杂物的控制与消除;高碱度精炼渣使夹杂物的平均尺寸更小,分布更均匀,但夹杂物中Al2O3含量偏高;高碱度精炼渣有利于钢液的深脱氧,钢的洁净度更高,但需注意连铸过程中钢液的氧化。     

齿轮钢氧含量及夹杂物控制技术研究

利用热力学软件计算了齿轮钢氧含量与夹杂物成分控制、夹杂物转变条件.结果表明,20CrMoH钢中具有较高塑性的非金属夹杂物成分(质量分数)为:SiO2 0%～10%、Al2O3 22%～55%、CaO 42%～60%、MgO 5%～10%,与之平衡的钢液中铝的质量分数大于0.020%,钙的质量分数大于0.7×10-6,a[O]为0.0005%左右;选择组成为CaO>40%、Al2O3≤37%、MgO10%、(%CaO+%MgO)/%SiO2为10、SiO2含量尽量低的渣系,钢中Al2 O3、MgO.Al2 O3夹杂物可转变为低熔点的钙铝酸盐.试验发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,采用高Al2O3含量的炉渣对降低T[O]含量有利;精炼过程钢液中夹杂物按"Al2O3系夹杂物→MgO--Al2O3系夹杂物→CaO--MgO--Al2O3系夹杂物"顺序发生转变,其中MgO--Al2 O3系夹杂物向CaO--MgO--Al2 O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢;降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO--MgO--Al2O3系夹杂物.     

冶金工业废渣所配制LF炉精炼渣的脱硫试验研究

以3种冶金工业废渣为主要原料配制LF炉精炼渣,并在某钢铁厂LF炉精炼生产中进行脱硫试验,分析新配制的LF炉精炼渣在冶炼过程中的脱硫效果及其影响因素。结果表明,与原用渣相比,新配制的精炼渣在出钢过程中的平均脱硫率明显提高,其中配加铝渣后的精炼渣脱硫效果最优,出钢过程的平均脱硫率可达57.6%,平均冶炼时间缩短20.7 min;铝渣中的铝能还原渣中的FeO,降低渣的氧化性;当精炼渣的碱度(R)为2.3、渣指数(MI)值在0.28~0.5范围内以及渣中w(FeO)0.65%时,可使渣钢间硫的分配系数LS100,从而取得良好的脱硫效果。     

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.     

用高炉钛渣冶炼钛硅合金的研究

介绍了用直流电热法从攀钢高炉钛渣中冶炼钛硅合金的工艺。研究了电硅热法冶炼钛硅合金时渣中ＴｉＯ２的还原贫化规律和直流电对钛硅合金冶炼的作用，用直流电硅热法可生产含Ｔｉ２０％左右的钛硅合金，钛回收率小于６０％．开发了直流电硅铝热法生产钛硅合金工艺，采用直流电硅铝热法可生产含Ｔｉ＞３０％、Ｓｉ＜３５％的钛硅合金，钛回收率大于８０％，铁硅合金可部分取代钛铁用于炼钢，还原残渣可用于制水泥。     

Al-Ti-B中间合金生产方法及发展趋势

阐述了各种铝及铝合金铸锭晶粒细化的方法,得出Al-Ti-B中间合金是目前工业生产条件下,在铝熔体中添加细化剂进行细化铸锭的晶粒中最经济有效的方法.在过去50多年里,国内外科研工作者对铝钛硼的晶粒细化进行了广泛而又深入的研究,开发出了氟盐反应法、纯钛颗粒法、氧化物法、电解法、铝热还原法和自蔓延高温合成法等多种铝钛硼中间合金的制备方法和半连续铸造挤压法、连续铸轧法和连续铸挤法等多种线材成型方式.通过分析铝钛硼各种制备方法和线材成型方式的优缺点,得出通过氟盐反应法和连续铸轧法生产的铝钛硼中间合金线材,具有制备工艺简单、生产成本低、产品质量稳定、细化效果显著等优点;另外发展新型制备工艺和新型Al-Ti-B中间合金细化剂,是其一个重要的发展方向.     

含镍粗铜精炼过程的热力学分析

用热力学分析了氧在阳极铜精炼过程中的变化规律及氧化、还原终点应控制的杂质水平,计算了相应的氧化和还原终点应控制的氧活度范围。在阳极铜精炼试验中采用高温快速定氧技术跟踪氧的变化并指导精炼操作,成功地用含高镍和高硫的粗铜炼出表面平整,物理质量高的阳极铜板。     

稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明:稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明,稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

VOD精炼工艺的研究

本文以工业试验和大量生产数据为基础,对VOD法冶炼不锈钢的工艺进行了分析,着重讨论了VOD过程钢水温度变化规律及工艺因素对它的影响,并指出,供氧制度(包括枪高,氧气流量和氧气压力),真空制度的合理配合是控制氧化期钢水温度的关键。还原期的温降受吹后的温度、还原处理时间及铁合金冷却剂、造渣剂的加入量等因素的综合影响。通过建立随机模型进行了定量的描述。针刘氧化期喷溅问题,给出了合理的供氧强度范围。对VOD过程元素变化及去碳保铬反应做了热力学分析讨论。     

“零夹杂”超级纯净钢精炼理论与工艺探讨

通过热力学计算，分析“零夹杂”超级纯净钢精炼过程中防止氧化物夹杂析出的工艺条件和在真空精炼过程中氧化物夹杂被碳还原气化的热力学条件，以及钢液中氮化钛析出的热力学条件。指出在真空条件下钢液中氧化物 夹杂被还原气的反应受反应动力学条件的限制，同时提出“零夹杂”超级纯净钢精炼工艺的要点。     

雌雄黄提炼的工艺条件研究

讨论了雌雄黄的提炼原理,对矿进行了热分析和在实验装置上进行了实验研究。研究结果,得到工艺条件并以了纯度９８％以上的产品。     

TP347H精炼渣二次氧化控制及夹杂物变性处理

研究了采用EF+VOD+IC工艺流程生产TP347H不锈钢时由于精炼渣成分产生的二次氧化及其氧化夹杂物的变性处理过程.试验中VOD精炼过程中采用Al进行终脱氧，降低精炼渣中FeO、SiO2含量，精炼渣四元碱度控制在1.3以上，保证钢中全氧质量分数小于0.003%.脱氧后使用喂Ca-Si线及钢包软吹的精炼手段，可将硬质Al2 O3及MgAl2 O4转变为CaO-Al2 O3夹杂，减少硬质MgAl2 O4夹杂总量并使夹杂物熔点低于1500益.此类夹杂在炼钢温度下呈液态且更易于聚集与上浮，而在后续轧制、锻造过程中低熔点夹杂随基体发生形变，减少钢材裂纹的产生.     

原位合成TiC／Ti复合材料的微结构和力学性能

利用钛与碳之间的反应,经非自耗电弧溶炼工艺,简洁,低成本地制备了TiC增强的钛基复合材料,借助光学金相为微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值,结果表明,原位合成增强体TiC均匀地分布在基体钛合金中,增强体主要呈树枝晶状和等轴,近似等轴状,由于增强体TiC与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异,在基体钛合金中形成同密度的位错,增强体与基体界面洁净,没有任何界面反应,复合材料的力学性能和硬度与基体钛合金比较有了明显的提高,铝元素的加入,不仅固溶强化了基体钛合金,同时使增强体更为细小,也有利于提高复合材料的性能。     

LF钢包精炼过程中的脱氧

研究了钢包精炼过程中钢水流动现象及吹氩对钢液中固脱氧产物去除行为的影响和不同脱氧条件下吹氩过程对钢中溶解氧的去除规律,指出合理的吹氩制度对钢液中固相脱氧产物的去除至关重要。当钢液不用铝脱氧时,吹氩过程对钢液中溶解氧的去除具有十分重要的意义。