高磷铁水预脱硅试验研究

试验研究了反应温度、氧化剂用量、脱硅渣碱度和铁水初始硅含量对高磷铁水预脱硅效果的影响.结果表明,铁水硅含量在加入脱硅剂后5 min内迅速降低;低温有利于脱硅,在反应温度为1 350 ℃时,铁水脱硅率达到94.32%;增加氧化剂用量,不仅能提高铁水脱硅率,还能提高铁水脱磷率;将脱硅渣碱度控制在0.6～0.8,既能提高铁水脱硅率,又能抑制锰的氧化,还可以改善脱硅渣的流动性、减少泡沫渣;铁水初始硅含量较高时,其脱硅率虽然得到提高,但终点硅含量也较高,且渣量大幅度增加.     

基于多元回归模型分析影响合金元素收得率主要因素

该文针对国内炼钢厂难以实现合金配料的自动优化和成本配置问题,运用多元回归分析判断钢产品C、Mn元素收得率的影响因素主要是转炉终点元素和合金加料量。对钢产品的数据按照钢号不同进行筛选分类后,根据钢水中合金的元素收得率,分别计算出元素C、Mn的收得率,其中C元素历史收得率为0.90,Mn元素的历史收得率为0.93。     

基于改进极限学习机的转炉出钢合金化锰收得率预测模型

针对转炉炼钢出钢合金化过程合金的加入量偏差较大的问题,为更精确地控制合金加入量,以某钢厂冶炼HRB400钢出钢过程加入硅锰合金为例,建立基于极限学习机算法的Mn元素收得率预测模型,并引入正则化方法和改进粒子群算法(IPSO)对极限学习机算法进行优化,以提高模型的泛化能力和预测精度.研究结果表明:Mn元素收得率预测相对误...     

与CaO-FetO-SiO2-MnO-P2O5渣平衡的碳饱和铁中锰含量的预测

以铁坩埚为反应器,在MoSi2高温电阻炉并有Ar气氛保护下测定了1 623 K下CaO-FetO-SiO2-MnO-P2O5渣与液态Ag中Mn的分配平衡.结果表明,Mn的分配比随着渣碱度的增加而降低.在一定的碱度范围内,随着wFetO的增加,Mn在渣与碳饱和铁中的分配比先增加,但wFetO的继续增加会导致Mn分配比的降低.在试验条件下,当wFetO＝50.3%、渣碱度为0.3时,Mn在渣铁间的分配比达到最大值576.6,对应的碳饱和铁水中的wMn＝0.015%.得到了Mn在渣与碳饱和铁中的分配比与渣组成的多元线性回归方程,该回归方程可用于预测与铁水预处理脱锰渣平衡的铁水中wMn及达到理想的铁水中wMn所需要的渣量.     

基于因子分析对合金元素收得率的影响因素研究

为了在控制成本的前提下保证成品钢质量,钢铁企业将合金元素收得率的控制作为脱氧合金化工艺的一项关键内容。对钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素进行研究,首先根据历史真实数据,按钢种和转炉终点温度分类计算C、Mn元素收得率;其次采用因子分析方法,对C、Mn两种元素分别选取13个可能的影响因素,利用SPSS软件建立C、Mn两种元素收得率影响因素的因子分析模型,分别得到5个和4个因子,并根据相关化学原理,对各因子进行解释;最后得出结论:钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素主要为加入物质的脱氧能力、加入物质中对应元素的含量、合金添加剂的量和外部条件。     

基于BP神经网络对脱氧合金冶炼中元素收得率的预测

为了准确地预测炼钢生产中脱氧合金化过程中元素收得率,本研究基于BP与RBF神经网络模型对脱氧合金冶炼中元素收得率预测精度进行对比分析。结果表明:(1)根据预测结果精度确定脱氧合金冶炼中元素收得率预测使用BP神经网络模型;(2)基于BP神经网络模型对脱氧合金冶炼中C、Mn两种元素收得率进行预测分析得出:C元素收得率预测区间为[0.894 9,0.901 2]、 Mn元素收得率预测区间为[0.904 5,0.919 5]。基于BP神经网络模型能够较为准确地预测脱氧合金冶炼中元素收得率区间,从而控制合金用量,达到降低炼钢成本的目的。     

锰矿直接合金化研究

以冶金热力学为基础，通过实验验证建立了锰矿直接合金化效果与冶炼工艺参数间的定量关系，讨论了各因素对锰的收得率、终点锰含量的定量影响。可用此关系预见具体冶炼条件下的合金化效果。     

铁水包顶吹工艺水模实验研究

为了使铁水快速脱氧、脱硫,快速提高合金收得率,改善顶吹工艺的热力学和动力学条件,本文以钢厂150 t铁水包为原型,通过建立尺寸比例为1:4的几何模型,采用正交实验法研究顶吹吹气位置、吹气量和吹气高度对铁水包内铁水混匀的影响规律。实验得出,影响铁水混匀时间的主次因素顺序为:顶吹吹气孔与铁水包中心距离顶吹吹气孔距离铁水面高度吹气量;当顶吹吹气孔距离铁水面高度为200 mm、顶吹吹气孔距离铁水包中心0.7r、吹气量600 L/min(标准状况)时铁水的混匀时间最短。     

铁水提铌

从含少量铌、较高的锰和磷的铁水中回收铌,是复杂的选择氧化过程。通过热力学和动力学条件的理论分析及实验,表明利用氧气底吹转炉对这种铁水进行处理,将终点温度控制在估算的铌-碳选择氧化临界温度1350℃—1400℃内,和掌握合适的氧流冲击力及氧流在熔池内的贯穿长度,可以成功地将铁水中的铌和锰最大限度地氧化到渣中,而将碳和磷基本上保留在金属中,以达综合利用。     

含锌粉尘用于铁水预脱硅

为在钢厂内循环利用含锌粉尘,在实验室进行了含锌粉尘用于铁水预脱硅的研究,分析了铁水脱硅及渣中Zn挥发的影响因素.结果表明: 1 500℃下将转炉和电炉含锌粉尘按 1 : 1混合对铁水进行预脱硅,脱硅效果比烧结粉尘更好,脱硅产生的泡沫渣高度更低,脱硅渣中Zn的挥发率可达99%;提高铁水温度、增加铁水搅拌强度都有利于脱硅;随铁水初始Si含量升高,粉尘脱硅率增加.     

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.     

含锰钢液在真空有渣精炼过程中的锰蒸发和脱氮行为研究

Considering the precise composition control on the vacuum refining of high-Mn steel, the behaviors of both Mn evaporation and nitrogen removal from molten Mn steel were investigated via vacuum slag refining in a vacuum induction furnace. It was found that the reaction interfaces of denitrification and Mn evaporation tend to migrate from the surface of slag layer to the surface of molten steel with the gradual exposure of molten steel during the vacuum slag refining process. Significantly, compared with the experimental group without slag addition, the addition of slag into steel can result in a lower Mn evaporation rate constant of 0.0192 cm·min?1 at 370 Pa, while the denitrification rate is almost not affected. Besides, the slag has a stronger inhibitory effect on Mn evaporation than the reduced vacuum pressure. Moreover, the inhibitory effect of the slag layer on Mn evaporation can be weakened with the increase of the initial Mn content in molten steel. The slag layer can work as an inhibitory layer to reduce the Mn evaporation from molten steel, the evaporation reaction of Mn mainly proceeds on the surface of the molten steel. This may be attributed to the Mn mass transfer coefficient for one of reaction at steel/slag interface, mass transfer in molten slag, and evaporation reaction at slag/gas interface is lower than that of evaporation reaction at steel/gas interface. The introduction of slag is proposed for both denitrification and manganese control during the vacuum refining process of Mn steels.     

炼钢用锰球团矿直接合金化动力学

用锰球团矿对钢的直接合金化的动力学过程进行了研究，讨论了初始钢中碳、渣中MnO含量和渣的碱度及炉温等与反应过程渣中MnO的还原速率的关系．MnO还原的表观反应级数为一级．实验得到锰的平均回收率为79．67％．     

超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响

为探究降低顶渣氧化性对改善超低碳钢钢液洁净度的影响,在转炉终点至中间包过程中,在多位置取炉渣和钢水试样,分别进行炉渣氧化性、钢液成分和夹杂物分析.实验结果表明:转炉出钢后通过对顶渣改质,渣中T.Fe由转炉终点的19.18％降至RH进站时的4.68％,顶渣氧化性降低明显.渣中T.Fe降低导致钢中[O]的降低,T.Fe较低的炉次平均吹氧量较大,使得铝脱氧前钢中[O]较高.RH结束渣T.Fe与夹杂物数量呈线性关系,T.Fe越低夹杂物数量越少,同时RH结束后夹杂物数量与铝脱氧前钢中[O]无必然关系.顶渣(CaO)/(Al2O3)会影响其吸收Al2O3夹杂物的能力,(CaO)/(Al2 O3)控制不合理的炉次,其夹杂物数量也较多.通过降低顶渣氧化性,热轧板卷缺陷率得到明显降低.     

土压平衡盾构改良渣土屈服应力分析

屈服应力是反映材料和易性的重要特征参数之一.依托武汉地铁6号线老关村出入段盾构隧道工程,开展室内盾构渣土塌落度试验,推导考虑塌落度桶形状效应的渣土屈服应力改进预测模型,进而分析不同含水率、不同掺入比和不同角砾含量条件下渣土屈服应力变化规律.结果表明:角砾黏土的塌落度试验值与含水率、泡沫剂掺入比和角砾含量呈正相关关系;通...     

大型板坯电渣重熔过程的脱氧热力学模型

以12Cr2Mo1R钢所用渣系为研究对象,选择Al作为脱氧剂,建立脱氧热力学模型.在不同的Al添加量条件下对12Cr2Mo1R钢熔渣-金属界面处各物质的平衡质量分数进行计算,分析各物质平衡质量分数随Al添加量的变化规律,为在给定Al添加量条件下进行终点成分预报,以及根据钢种成分要求选择Al添加量范围提供理论依据.结果表明,随Al添加量的增加,Si,Mn,Al,Al2O3的平衡质量分数呈上升趋势;SiO2,MnO,FeO的平衡质量分数呈下降趋势.若仅从Si,Mn,Al成分合格的角度考虑,Al的添加量占吨钢的百分比不能超过02%.     

4105发动机缸体铸件渣气孔成因分析及对策

对4105发动机缸机缸体铸件出现的批量渣气孔现象进行了分析.电镜分析和能谱分析表明渣气孔是渣致皮下气孔.其批量出现的原因主要是各种变化因素的不确定性已超出了工艺的承受能力,不能简单地认为是工艺不合理,为了证实分析结果,进行了试验验证,在此基础上提出了最大限度减少铸造缺陷的方法措施,很好地解决了生产中废品率高的问题.     

富锰渣含碳压块自还原过程中金属锰挥发研究

对富锰渣含碳压块自还原过程中金属Mn的挥发特点进行研究,对还原后的试样进行金相检测和XRD物相分析,探讨助熔剂CaF2和B2O3的加入对金属Mn挥发产生的影响。结果表明,金属Mn挥发速率在还原前3min最大,之后随液渣量增加逐渐降低;CaF2的加入使得炉渣熔点降低,还原速率加快,液渣生成时间缩短,从而抑制了金属Mn的挥发;B2O3的加入阻止了还原反应的进行及还原后金属Mn的聚集,使金属Mn的挥发率增大。     

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.     

Rheological behavior and constitutive equations of heterogeneous titanium-bearing molten slag

Experimental studies on the rheological properties of a CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO–TiO₂–(TiC) blast furnace (BF) slag system were conducted using a high-temperature rheometer to reveal the non-Newtonian behavior of heterogeneous titanium-bearing molten slag. By measuring the relationships among the viscosity, the shear stress and the shear rate of molten slags with different TiC contents at different temperatures, the rheological constitutive equations were established along with the rheological parameters; in addition, the non-Newtonian fluid types of the molten slags were determined. The results indicated that, with increasing TiC content, the viscosity of the molten slag tended to increase. If the TiC content was less than 2wt%, the molten slag exhibited the Newtonian fluid behavior when the temperature was higher than the critical viscosity temperature of the molten slag. In contrast, the molten slag exhibited the non-Newtonian pseudoplastic fluid characteristic and the shear thinning behavior when the temperature was less than the critical viscosity temperature. However, if the TiC content exceeded 4wt%, the molten slag produced the yield stress and exhibited the Bingham and plastic pseudoplastic fluid behaviors when the temperature was higher and lower than the critical viscosity temperature, respectively. When the TiC content increased further, the yield stress of the molten slag increased and the shear thinning phenomenon became more obvious.