CaO-Al2O3-SiO2-TiO2渣系熔化性能实验

含钛炉渣的研究往往关注于其对炼铁的影响,较少涉及精炼渣应用.为完善前人研究,确定TiO2对精炼渣系熔点的影响和促进合钛废渣的资源化再利用,通过实验和Factsage理论计算对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2渣系的熔化性能进行了研究.实验以炉渣熔点为指标,考察了二元碱度、Al2O3和TiO2含量对渣系熔点的影响.3个因素的变化范围分别为:二元碱度4～7.9,Al2O3含量30％～45％和TiO2含量1％～7％.研究结果表明:二元碱度对渣系熔点的影响显著,其他因素的影响不显著;试验条件下该渣系最低熔点炉渣的二元碱度为6.6,Al2O3为35％和TiO2为5％,对应熔点为1 354℃;TiO2含量低于3％时,渣系液相区面积变化很小可以忽略,TiO2含量在3％～10％的范围,TiO2含量越高液相区面积越大.实验条件下该渣系的熔化性能能够满足炼钢精炼渣要求.     

高铝高炉渣的物理化学性质

以3种现场高炉渣成分为基础,用分析纯试剂配制高炉渣试样,分别改变试样的Al2O3,MgO质量分数和碱度,通过实验找出单一改变Al2O3,MgO质量分数和碱度对试样粘度和熔化性温度的影响规律,为高铝矿冶炼的造渣制度制定提供参考。研究表明,当Al2O3质量分数在15%～19%波动时,随着MgO质量分数的升高,渣样的粘度降低,但熔化性温度先降后升;随着Al2O3质量分数的上升,渣样的粘度和熔化性温度上升;碱度1.2的渣样粘度和熔化性温度大于碱度1.1的渣样。     

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。     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9～4.5、Al2O3质量分数为21%～33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400～1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

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。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2钢渣体系熔化性能

采用热力学计算软件FactSage的PhaseDiagram模块和Equilib模块对含钛钢渣熔点进行理论研究,并通过熔点实验对研究结果进行验证.研究发现:对于碱度R<1.5的渣系,当TiO2质量分数小于13%时,TiO2对熔点影响较小;当TiO2质量分数大于13%时,TiO2提高熔点.对于R>1.5的渣系,Al2O3质量分数为25%～35%时,TiO2的质量分数超过1%可显著提高渣系熔点.     

中性气氛下钒钛磁铁矿高炉渣系研究

以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,纯化学试剂调制渣样,在中性气氛条件下研究了炉渣二元碱度及Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5含量对实验渣系冶金性能的影响.结果表明:增加碱度和Mg O含量,炉渣熔化性温度(tm)、初始黏度(η0)和高温黏度(ηh)呈先降低后升高趋势;增大Al2O3含量,炉渣tm升高,η0先降低后升高,ηh呈上升趋势;增大Ti O2含量,炉渣tm升高,η0和ηh逐渐下降,炉渣黏流活化能升高,热稳定性变差;增大V2O5含量,炉渣tm先降低后升高,η0和ηh逐渐增大.高炉冶炼钒钛磁铁矿适宜渣系为:二元碱度1.15,Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5质量分数分别为13%,13%,7%,0.30%.     

高Al2O3钒钛炉渣熔化性能的实验研究

针对炉渣中Al2O3,TiO2质量分数大幅升高给高炉冶炼带来极大困难的问题.对承钢高Al2O3钒钛炉渣进行了熔化性能的实验研究.结果表明:考虑承钢的实际情况,高炉的炉渣温度应高于1400℃;二元碱度控制在1.02左右,MgO质量分数控制在13.95%左右;Al2O3质量分数控制在12%~14%;TiO2的质量分数应控制在12.57%以下.     

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.     

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.     

高炉含碱金属氧化物炉渣性能的试验研究

对含有碱金属氧化物、TiO2的广钢高炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力进行了试验研究.结果表明:试验条件下,含碱炉渣黏度、熔化性温度比普通炉渣低,碱金属氧化物对酸性渣的熔化特性具有明显影响,碱度升高,影响减弱.MgO,Al2O3对含碱炉渣特性的影响规律与普通炉渣大体一致,碱度对含碱炉渣的脱硫能力具有明显影响.在广钢生产条件下,w(K2O)+w(Na2O)应控制在0.9%以下,w(CaO)/w(SiO2)控制在0.96~1.06之间,w(Al2O3)控制在14%以下,w(MgO)控制在12%~15%之间能够获得较好的炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力.     

连铸保护渣吸附Al_2O_3夹杂能力的研究

研究了保护渣吸附不同质量分数Al2O3夹杂对其熔化温度、黏度、表面张力和结晶性能的影响.实验结果表明,保护渣吸附Al2O3夹杂后,熔化温度上升,黏度增加,表面张力有下降的趋势;当碱度在0.85～1.17时,保护渣吸附夹杂后熔化温度和黏度变化幅度不大,具有较好的吸附能力;碱度在0.92～1.07时,保护渣表面张力的变化较小,有利于夹杂物的吸附,是保护渣吸附夹杂物的适宜碱度范围;随Al2O3夹杂的增加,渣中枪晶石和硅灰石数量减少.     

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.     

CaO-SiO_2-MgO-10%Al_2O_3-5%TiO_2体系液相线的实验测定

针对CaO-SiO_2-MgO-Al2O3-TiO_2体系等温线等热力学数据的缺失等问题,采用热丝法(SHTT)熔化析晶性能测定仪对CaO-SiO_2-MgO-10%Al2O3-5%TiO_2五元渣系相图中MgO质量分数分别为5%,10%和15%特定成分下渣系的熔化温度进行测定,得到不同MgO质量分数下温度随碱度的变化规律,并依据同一初晶区内组分与熔化温度的热力学函数关系拟合得到该渣系1 250,1 300和1 350℃下的液相线。将本实验测定的渣系相图信息与文献中相同相图区域进行对比。研究结果表明:采用热丝法熔化析晶性能测定仪测定渣系温度并绘制等温线的方法是可行的。     

莱钢高炉合理渣系的研究

为使莱钢高炉冶炼中具有合理渣系,保障高炉长期稳定运行,对其炉渣二元碱度及MgO、Al2O3、FeO含量对炉渣黏度的影响进行研究。结果表明,为保证较低的黏度,高炉渣保持二元碱度约为1.15、w(MgO)为8%~10%较适宜;当高炉渣Al2O3含量达到一定值时,其黏度会明显提高,高炉渣中Al2O3含量最好应控制在15%以内;高炉渣黏度随着FeO含量的增加而显著降低,初渣中较高FeO含量可改善其流动性能。     

湘钢高Al_2O_3高炉渣脱硫能力的试验研究

根据湘潭钢铁公司的冶炼条件,以现场渣为基料,添加化学试剂,配制成高Al2O3渣系。研究在高Al2O3炉渣条件下的高炉渣主要成分、碱度等对硫分配比性能的影响。研究结果表明,在高Al2O3炉渣条件下,该高炉渣的wMgO为12%,二元碱度R为1.15最有利于脱硫。     

基于综合加权评分法的钒钛磁铁矿高炉渣系优化

在实验室条件下,以国内某钢铁企业提供的钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,利用纯化学试剂调整炉渣成分,采用RTW熔体物性测定仪进行了5因素4水平的正交试验研究,检测了炉渣冶金性能;然后运用综合加权评分法对试验结果进行分析,探索得出高炉冶炼钒钛磁铁矿的适宜渣系:二元碱度R2115,MgO质量分数14%,Al2O3质量分数13%,TiO2质量分数7%,V2O5质量分数020%.对渣系综合指标影响从大到小依次为:V2O5含量,MgO含量,二元碱度R2,TiO2含量,Al2O3含量.     

广西高铁铝土矿中间渣的性质变化规律

通过对广西高铁铝土矿中间渣的成分和性质的分析,解析了其成分及性质的变化规律.广西高铁铝土矿烧结试验数据分析表明:广西高铁铝土矿所产生中间渣的熔化性温度比普通渣的温度高,粘度也增高,若使用碱性烧结矿更有利于成渣.由于Al2O3/SiO2高,炉渣在CaO-Al2O3-SiO2体系中熔点低,流动性好的区域内进行冶炼,同时炉渣的粘度会增加,这要求加入CaO来降低粘度.另一方面,高Al2O3增大了对炉渣碱度的要求,炉渣碱度应相应提高.     

CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O渣系作用浓度计算模型

基于炉渣结构共存理论,建立1 523～1 733 K时的CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O五元渣系作用浓度计算模型,对成分(质量分数)波动范围为CaO 5%～20%,FeO 5%～50%,Cu2O 5%～25%,SiO2 5%～45%,Fe2O3 5%～70%的炉渣,计算1 523和1 573 K时的各组元作用浓度,考察碱度和温度对活度系数和的影响,并对所得数据进行非线性回归分析.研究结果表明,理论计算值与文献实测值之间的相对误差小于10%,且随渣含铜增加呈直线上升的趋势一致,说明模型能较好地反映本渣系的结构本质;CaO能降低炉渣的溶铜能力,增强炉渣的溶铁能力.该模型的建立为采用铁酸钙渣系的炼铜新工艺热力学研究提供了理论依据.     

煤灰渣流动性的试验研究

以神木煤灰成分为基础配渣,对煤灰成分渣的粘度和熔化性温度进行了试验研究。试验表明:煤灰炉渣一般碱度较低,为典型的长渣。二炉碱度为0.8左右时,炉渣熔化性温度最低。渣中Al2O3过多,渣量少,是炉渣流动性差的主要原因。可以通过配煤或者配加其他助熔物,降低Al2O3含量。增加Na2O和MgO含量可以明显降低炉渣熔化性温度,改善流动性。增加MgO效果更为明显。