氰化渣磁化焙烧过程中铁化合物反应行为的热力学分析

通过对磁化焙烧过程中氧化铁还原的热力学平衡分析,以及Fe2O3与硅酸钙、铁橄榄石与氧化钙、Fe3O4与二氧化硅反应的热力学分析,研究氰化渣中含铁化合物在磁化焙烧过程中的热力学反应规律.对氰化渣进行焙砂-磁选实验研究,采用全谱直读等离子体(ICP)、X线衍射(XRD)、X线荧光(XRF)等方法对氰化渣和焙烧渣进行分析和表征.研究结果表明:Fe2O3在较低温度范围内易被还原为Fe3O4,且CaO与SiO2的物质的量比n(CaO)/n(SiO2)为1∶1时,Fe2O3不与硅钙化合物反应,不会造成铁的损失;产物Fe3O4在焙烧炉料中与SiO2不能发生反应,有CO存在时,加入适量的添加剂,亦能够稳定存在;在焙烧过程中加入氧化钙,铁橄榄石中的铁能被取代出来,可以提高磁化焙烧效率,且氧化钙的配入量是影响磁化焙烧效率的重要因素;当n( CaO )/n( SiO2)=1∶1,时间为90min,N2和CO的物质的量比n(N2)/n(Co)为4∶1,添加1％ Na2SO4,温度为880 K时,铁的回收率达到84％,铁精粉中铁品位达到60％,符合工业炼铁的原料要求.实验结果与热力学理论计算结果相吻合.     

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.     

电渣重熔凝固过程的动态控制

本文建立了电渣重熔凝固过程的动态数学模型,根据该模型对重熔过程中的液态金属熔池深度进行恒值控制,计算出了控制过程中钢锭的局部凝固时间、枝晶前方的温度梯度与枝晶生长速度之比这两个凝固参数。探讨了从凝固参数内在变化的要求出发确定工艺曲线的方法。     

电渣重熔304NG不锈钢脱氧热力学研究

以抽锭式电渣重熔304NG不锈钢用Ca F₂-Al₂O₃-Ca O-Mg O-Si O₂渣系为研究对象,基于分子离子共存理论(IMCT)和Wagner-Chipman模型进行脱氧热力学研究,分析不同脱氧制度对钢中O、Al、Si及渣中Fe O质量分数的影响。研究结果表明,在无脱氧剂条件下,钢中的Al、Si先后被渣中的Fe O氧化,平衡时Al的氧化率为61.3%、Si的氧化率为9.7%,而O的增加量为75.1%;当采用Al,Ca Si,Al+Ca Si脱氧时,渣中Fe O质量分数分别能降低至0.12%,0.24%,0.10%;与单独使用Al,Ca Si相比,Al+Ca Si复合脱氧剂不仅具有良好的氧势控制能力,而且钢中Al、Si相对于电极原始质量分数变化幅度较小;在电渣重熔过程中,钢中O的质量分数由Al-O平衡决定。     

430铁素体不锈钢中Ti2O3+TiN复合核心形成的热力学研究

通过理论分析Ti2O3、TiN在430铁素体不锈钢中的形成规律,提出了凝固前沿形成Ti2O3+TiN复合核心所需的Ti、Al、O和N含量.根据该成分要求,在真空感应炉中进行实验得到铸锭,制备金相试样在扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)上观察析出物的特征.通过SEM发现,析出物细小弥散分布,尺寸约为2 μm.从形貌上看,它由两层组成,氮化钛围绕氧化钛析出.通过析出物的TEM衍射花样进一步确认,析出物的中心层为Ti2O3,外层为TiN.合理控制钢液成分,即使在较低钛含量时也可以形成Ti2O3+TiN的复合核心.     

Al2O3颗粒增强不锈钢基表面复合材料腐蚀性能的研究

针对湿法磷酸工况,设计了不锈钢基体的化学成分;在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面,通过化学气相沉积Ｎｉ涂层,解决了颗粒与基体的润湿性问题;采用负压铸渗工艺制备了氧化铝－锈钢基表面复合材料,并研究了该复合材料在此工况下的静态耐蚀性能,发现了耐蚀性能超过了高铬钢。     

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.     

零维液态金属快速凝固过程的热力学和动力学

分析了零维液态金属快速凝固过程中的热流规律,计算了零维数滴在真空条件下的冷却速度,并建立了零维液滴单晶形核的过冷度方程,结果表明,零维液滴的凝固过程由形核前所达到的过冷和系统向环境 散热共同控制,零维液滴在真空条件下的冷却速度在１０＾５～１０＾８Ｋ／ｓ之间。     

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.     

锆英石对Al2O3-SiC-C捣打料抗渣性的影响

采用静态坩埚法研究了ZrO2·SiO2对Al2O3-SiC-C捣打料抗渣性的影响.结果表明:ZrO2·SiO2的加入显著提高了材料的抗侵蚀性,这与ZrO2在渣带的富集结构(呈条状交错分布)有关,一方面这一结构对熔渣的渗透起阻挡作用,另一方面增大渣的粘度,从而有效地抑制熔渣的运动.当配料中锆英石配入量超过5%后,材料的抗熔渣渗透性的改善己不明显.文中探讨了ZrO2·SiO2的抗渗透机理.     

不锈钢熔体中氮溶解度的热力学计算模型

在实验研究和前人研究工作的基础上,建立了一个新的不锈钢熔体中氮溶解度与体系温度、氮分压和合金成分的热力学计算模型,在该模型中引入了氮分压对氮活度系数的作用系数.该模型的计算结果与实验值吻合很好.基于该模型的计算结果,讨论了氮分压、温度、合金成分对不锈钢熔体中氮溶解度的影响规律.在压力较高(大于0.1 MPa)特别是合金元素较高的不锈钢熔体中,氮分压与氮的溶解度关系不符合Sievert定律.在一定氮分压下,温度对不锈钢熔体中氮溶解度的影响取决于合金体系的化学成分.在常压(氮分压为0.1 MPa)下,20%Cr-20%Mn的合金体系在1 873 K可获得氮质量分数为0.8%的高氮无镍奥氏体不锈钢.     

湘钢高Al2O3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。     

高Al2O3炉渣脱硫能力的研究

针对目前高炉的冶炼条件,分析高炉炉渣中Al2O3的来源以及对炉渣脱硫的危害。从热力学和动力学角度分析了Al2O3对炉渣脱硫能力的影响。通过实验研究了Al2O3含量以及MgO／Al2O3对炉渣脱硫能力的影响。实验结果表明Al2O3含量过高不利于高炉渣的脱硫。Mg0／Al2O3适当提高可以增强Al2O3含量较高时炉渣的脱硫能力。     

不锈钢氧化法脱磷的热态模拟

在热力学计算的基础上,利用10kg感应炉模拟电弧炉进行了不锈钢脱磷试验,讨论了不锈钢脱磷的工艺要点,建议温度为1600℃的水平时,脱磷碳含量应大于1.55%.     

超纯铁素体不锈钢热变形过程中的析出行为

利用热力模拟实验机及试验轧机研究了添加Ti,V的超纯中铬铁素体不锈钢热变形过程中的析出行为变化特点,并采用热动力学计算及透射电子显微镜观察来表征析出相特征.结果表明:热变形过程中形成的析出相主要为TiC,这与热动力学分析一致.这些析出相的特征与变形温度密切相关,随着变形温度的降低,析出相TiC尺寸更加细小且分布更加弥散.这主要是由于变形温度降低时扩散速率相对较低,不利于析出相长大,而晶体缺陷增加,形变诱导析出的有效形核位置增加.这一热变形过程中的析出行为变化规律在中试试验条件下得到了验证.     

不锈钢板坯在结晶器中的凝固特性

通过拉漏坯壳厚度变化的实际测定结果,研究了板坯在结晶器中的凝固特性,提出了防止拉漏的措施。     

FeO影响CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3体系中含铬尖晶石晶体析出的热力学分析

不锈钢渣中的铬以尖晶石矿物相状态赋存时不易溶出,有利于钢渣的资源化利用。本文基于熔体非平衡凝固理论,采用热力学数据库FactSage 7.0研究了FeO添加量对CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3不锈钢渣体系中尖晶石晶体析出温度、析出量、化学组成及铬元素赋存状态的影响规律。模拟计算结果表明,尖晶石晶体为高温析出相,主要由MgCr_2O_4和FeCr_2O_4组成;随着FeO添加量不断增多,尖晶石晶体的析出温度逐渐降低,其最终析出量逐渐增加,析出物中FeCr_2O_4所占比例增加而MgCr_2O_4相对减少;铬元素的赋存状态未受FeO添加量变化影响,仍以尖晶石固溶体形式存在。     

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.