FeO熔渣还原动力学研究

讨论了 FeO 熔渣的还原机理,认为FeO 熔渣与含碳铁水间的还原反应既有渣中 FeO 与铁水中碳间的直接还原,又有CO 气体与渣中 FeO 间的间接还原。总还原反应受扩散传质控制,还原反应表观活化能为128kJ/mol。针对熔融还原法的特点,考察了向含碳铁水中喷吹预还原铁精矿粉时熔渣中FeO 的还原反应速度、碱度及喷吹速度的关系,探讨了1550℃时熔渣碱度对固体碳与预还原铁精矿熔渣间反应速度的影响。结果表明,熔渣中FeO 还原速度随反应温度、熔渣碱度及喷吹速度的增加而加快;1550℃时,石墨块与熔渣中 FeO 的反应速度,随熔渣碱度增加而升高。     

IF钢全氧的控制与预测

分析了IF钢冶炼过程中渣对钢液中[Al]、[Ti]的氧化机理,在此基础上提出了IF钢加铝脱氧后全氧的预测模型.结果表明,熔渣中(FeO)、(MnO)对钢液的二次氧化存在两种方式.当氧化物在渣中的传质是反应限制性环节时,反应发生在渣/钢界面,生成的脱氧产物分布在渣/钢界面,此时渣的氧化性随时间呈指数下降;当脱氧元素在钢中传质是反应限制性环节时,反应发生在钢液内部.对某厂RH精炼渣的数据作回归得到RH加铝后渣的氧化性随时间指数变化的关系式.     

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。     

外加电压对氧化物熔渣短路还原的影响

利用电池等效电路,讨论了以氧离子导体作隔离膜时氧化物熔渣在外加电压条件下电化学还原时电流变化的特点,并用试验验证了相关理论.试验以碳饱和铁液为还原剂,构成的原电池为:石墨棒|\Fe-C饱合|ZrO2 (MgO)|Cu(l) (FeO)(slag)|钼丝.结果表明,在短路电池的基础上,外加电压可促进熔渣中电活性氧化物FeO的还原.在试验条件下,外加电压越大,熔渣中FeO的还原越快.渣中FeO的实际终还原率达到95%以上.     

动态氧化条件下含钛高炉熔渣中金属铁的聚集、长大与沉降行为

为了探明动态氧化条件下含钛高炉熔渣中金属铁的聚集、长大及沉降行为,通过高温氧化实验研究氧化时间、空气搅拌强度和纯氧氧化对金属铁沉降的影响.此外,还研究动态氧化过程中熔渣的温度与黏度变化情况,计算金属铁在熔渣中的沉降速度.实验室与1200 kg中试实验结果表明,向熔渣鼓入氧化性气体,低价钛化合物减少,熔渣温度升高,黏度减低,促进金属铁聚集、长大和沉降分离.氧化时间过长,熔渣中(FeO)与低价钛化合物基本消失,金属铁回收率下降.氧化终点的判断应以保留一定含量(FeO)与低价钛为依据.     

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。     

焊渣中FeO含量的变化对焊缝金属脱硫脱磷的影响

本文研究了焊渣中的FeO含量对熔敷金属硫、磷含量的影响。结果表明 ,随着渣中FeO增加 ,硫在渣—铁水中的分配系数降低 ,熔敷金属含硫量增加 ;而增加渣中FeO含量使磷易于向渣中分配 ,熔敷金属含磷量降低 ,但脱磷是有限度的 ;因此改变熔渣中的FeO含量不能同时达到脱硫、脱磷的效果     

含碳球团的低温熔分

根据低nC/nO含碳球团直接还原-低温熔分工艺制备粒铁的技术思想,进行了低nC/nO含碳球团低温条件下的熔分实验研究.实验结果表明,1 300℃,nC/nO为0.8的含碳球团,还原熔分时间为55 min时,得到的铁粒中存有少量熔渣2FeO.SiO2;60 min时渣铁则完全分离,铁粒中几乎没有熔渣存在.nC/nO为0.8和0.85的含碳球团还原后渣相FeO质量分数较高,熔点较低,易于渣铁熔化分离.nC/nO为0.9的含碳球团渣相FeO的质量分数较低,熔点较高,需要较长时间或在较高温度下才能进行渣铁分离.在1 320℃,nC/nO为0.8,还原熔分时间为60 min时,铁的收得率可达86.1%以...     

电化学方法测定CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO熔渣中FeO的活度

利用MgO部分稳定的氧化锆管构建固体电解质电池:(+)Pt丝│Pt(air)│ZrO_2(MgO)│Ag+FeO(slag)│Fe丝(-),测定1723K下CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO五元渣系在不同FeO含量下的开路电位,计算得熔渣中FeO活度的变化,并将实验结果与FactSage热力学软件及正规离子溶液模型的理论计算值进行对比。结果表明,当外侧电极参考气氛由Ar气变为空气时,电池的开路电位发生明显的骤变,且稳定开路电位随熔渣中FeO含量的升高而降低,其对应的FeO活度则随之增加;FeO活度测定结果介于FactSage热力学软件和正规离子溶液模型的理论计算值之间,表明采用本文构建的新电池装置测定熔渣中FeO活度是可行的。     

原位生成Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料抗渣机理研究

采用静态坩埚法进行了Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的抗渣实验.结果表明,该种铁沟料具有比传统铁沟料更优异的抗渣性能.通过X-射线衍射和SEM分析可知,其抗渣机理为添加的Si3N4,Si与Al2O3发生原位反应生成Sialon,使材料内部结合更加紧密,并且生成的Sialon活性较高,氧化放出气体,阻止熔渣的渗入;其次,Sialon向熔渣中溶解,使熔渣成为含N的高硅玻璃,粘度增大;此外,Al2O3与熔渣的MgO反应生成MgAl2O4,形成一阻挡层,这也是Sialon增强Al2O3-SiC-C浇注料具有优异的抗渣渗透及侵蚀性能的重要原因.     

熔渣中铁离子的循环伏安分析

研究了电解池配置及测试参数对含FeO熔渣循环伏安曲线稳定性的影响,初步考查了熔渣中Fe2+还原行为。结果表明:采用ZrO2(MgO)管作隔离膜,集成构建含有Pt,O2(air)/ZrO2参比电极的新型管状电解池进行循环伏安测试,能清楚地观察到熔渣体系中的氧化还原峰和电化学特性,但参比电极位置、电阻补偿率、工作电极在渣中的插入深度等对循环伏安曲线有一定影响;熔渣中Fe2+的电解还原过程由扩散控制。     

精炼渣中FeO的活度模型

根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO-MnO六元渣系的活度计算模型。计算得到了LF精炼渣中FeO的活度值,并分析了炉渣成分Al2O3、FeO以及碱度w(CaO)/w(SiO2)对FeO活度的影响,为帘线钢精炼变渣过程中控制回硫提供指导。     

转炉冶炼 CaO-SiO2-FeO 渣系中磷的行为

回归推导出渣系中磷酸盐容量对数与炉渣光学碱度和温度的关系表达式,通过回归公式绘制出 CaO-SiO2-FeO(10% MgO)渣系的等磷酸盐容量图,分析了转炉终渣、终点成分及温度对钢中磷含量的影响情况.当熔渣磷酸盐容量一定时,随着转炉终点碳含量降低,渣/钢间磷分配比增加;相同终点碳含量时,随着熔渣磷酸盐容量增加,渣/钢间磷分配比增加;转炉终点碳质量分数控制在0.03%～0.04%,炉渣碱度大于3.5,渣中 FeO 质量分数低于18%,渣中 P2O5质量分数低于2%,有利于获得终点磷质量分数在0.008%以内的钢水.     

转炉冶炼CaO-SiO2-FeO渣系中磷的行为

回归推导出渣系中磷酸盐容量对数与炉渣光学碱度和温度的关系表达式,通过回归公式绘制出CaO-SiO2-FeO(10%MgO)渣系的等磷酸盐容量图,分析了转炉终渣、终点成分及温度对钢中磷含量的影响情况.当熔渣磷酸盐容量一定时,随着转炉终点碳含量降低,渣/钢间磷分配比增加;相同终点碳含量时,随着熔渣磷酸盐容量增加,渣/钢间磷分配比增加;转炉终点碳质量分数控制在0.03%～0.04%,炉渣碱度大于3.5,渣中FeO质量分数低于18%,渣中P2O5质量分数低于2%,有利于获得终点磷质量分数在0.008%以内的钢水.     

钛型銲条材料代用及提高質量研究

一、本文旨在通过以国产钛白粉代替T-50焊条中进口金红石试验研究探讨: 1.酸性钛型焊条渣系熔渣碱度对磷过渡的影响。试验结果表明:随着碱度增加,磷向焊缝中过渡确是减弱,但是随着渣系碱度进一步提高,焊接工艺性变坏。因此企图通过调整碱度达到降磷目的,实际行不通。 2.淀粉脱磷问题。试验结果表明:淀粉在焊接冶金过程中,脱磷作用及其脱磷机理值得探讨,淀粉对本渣系表现不出有脱磷效果。 3.减少配方中高磷物质,控制焊缝中磷的含量。①试验结果表明:随着涂料中钛白粉含量增加,焊肉中磷的含量亦相应增加。②减少涂料中原中碳锰铁数量,可以减少焊肉中含磷量。同时,又为了不降低焊肉中锰的含量,提出了几种提高锰元素过渡系数的冶金指施,如增加涂料中 MnO_2或适量地增加强脱氧剂——钛铁或矽铁。二、在上述试验基绌上,结合T-50焊条在高矽钢板上(含si>0.2％左右)抗气孔性不强,迸行了提高抗气孔能力的试验研究探讨; 1.探讨了T-50焊条在高矽钢板上产生气孔的机理,提出T-50焊条在高矽钢板上产生气孔的主要原因是氢气——即属于氢气孔。 2.比较了与T-50焊条同类型的国外钛型焊条在高矽钢板上不产生气孔的看法。指出了T-50焊条配方中木粉对提高抗气孔性不利。 3.试验了熔渣氧化性与抗气孔性之间的关系,试验结果表明,适量地提高熔渣氧化性可以消除气孔,提高工艺性。 4.已应用于实际生产的降磷措施及改进后的T-50焊条质量。①在原配方基础上,以钛铁矿代替四氧化三铁,适量提高长石含量,同时降低中碳锰铁含量,得到了工艺性和机械性能良好,且已用于生产的29~#配方,该配方唯一缺点是配方中仍含有一部份进口金红石。②提出了一种全部代替进口金红石的配方10~#。试验表明,当焊条芯含磷量较低时, 焊缝中含磷量符合要求,但在冶金过程中,磷的绝对过渡量仍偏高,工节性比 29~#配方稍差些,有待于进一步深入研究。     

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%.     

温度和熔渣成分影响钢水脱磷问题的试验研究

在5~T电炉中的18炉试验证明,注意控熔毕渣成分,熔氧期间不换渣,以调整熔渣成分来控制脱磷反应是可行的。试验炉次结束氧化时的温度在1600～1750℃下,配料中的磷有1/2～2/3仍然稳定存在于渣中。如此操作可缩短熔炼时间,降低电耗,节省渣料,简化冶炼工序和减轻劳动强度。本文从理论上分析讨论了温度和熔渣成分对氧化法脱磷的综合影响;计算了不同成分渣下脱磷反应的温度范围;比较了温度与渣成分变化对γp_2o_5的影响程度;在对试验结果理论分析基础上,指出用含Si不太高的中磷原料生产炭钢时,熔氧期不换渣,以调整渣成分控制脱磷反应是合理而可行的。     

添加硼砂对不锈钢烧结焊剂吸潮性和脱渣性的影响

在奥氏体不锈钢烧结焊剂配方中添加硼砂制成含硼砂不锈钢烧结焊剂,在奥氏体不锈钢上进行焊接。通过吸湿试验和小球撞击试验测定烧结焊剂吸潮率和脱渣率,研究了硼砂对烧结焊剂吸潮性和脱渣性的影响。利用扫描电镜对烧结焊剂和熔渣表面结构进行观察,研究硼砂对烧结焊剂和熔渣微观结构的影响,并分析其影响机理。研究结果表明:烧结焊剂中添加硼砂,焊剂表面有低熔点物质生成。添加的硼砂质量分数为3%时,焊剂抗潮能力最强。硼砂能显著提高焊剂脱渣率,改善焊剂脱渣性,且熔渣微观表面由凸凹不平逐渐变得平滑。添加的硼砂质量分数超过3%时,3次撞击焊缝能完全脱渣。     

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.     

电渣重熔中脱氧剂种类影响炉渣脱氧的热力学分析

以工业纯铁为研究对象,熔渣-金属中各个组元间的热力学平衡反应和质量守恒为基础,计算了不同的脱氧剂添加量下钢中的Si,Al的平衡质量分数,建立了脱氧剂Al,CaSi,CaSiBa的脱氧热力学模型.结果表明:基于本模型对多种脱氧剂进行的研究能够符合实验结果,在采用Al,CaSi,CaSiBa脱氧时,渣中FeO质量分数分别能降低到0.04%,0.08%,0.08%,铝脱氧可以使得熔渣中氧势降到最低,且渣中Al2O3由于脱氧而增加的量相对于原始质量分数变化幅度较小,与CaSi,CaSiBa相比具有良好的氧势控制能力.