低碳铝镇静钢精炼渣理化性能研究及动态调控

为提升低碳铝镇静钢水的可浇性,基于低碳铝镇静钢精炼渣的热力学计算,研究典型组分CaO/Al2O3(C/A)、SiO_(2)、FeO对精炼渣液相线温度、1650℃黏度和表面张力的影响规律,结合精炼渣理化性能(熔点和黏度-温度曲线)测试结果,建立吹氩直上精炼渣动态调控模型,并投入生产实践应用。结果表明:随着C/A增加,精炼渣熔点在渣中SiO_(2)质量分数为5%时单调升高,在渣中SiO_(2)质量分数为10%时先降后升,另随C/A的增加精炼渣黏度及黏度-温度曲线的转折温度升高;精炼渣组分范围为C/A 0.75~1.50、SiO_(2)质量分数0~10%、FeO质量分数2%~6%时,可获得较低的液相线温度、较高的黏度和表面张力。生产实践中应用建立的模型可实现造渣物料的动态加入,精炼渣理化性能的稳定性得到显著提升,精炼渣的C/A和全铁(TFe)质量分数标准差明显降低;液相线温度、1650℃时的黏度和表面张力平均值分别降低6.9℃、增加0.0206 Pa·s和0.0109 N/m;全氧(TO)质量分数均值由2.78×10(-3)%下降为2.25×10(-3)%,改进了19.1%,钢水的可浇性得到显著改善。

二次铝灰脱氮制备铝酸钙的实验研究

铝及铝材熔铸过程产生的铝灰中含有大量氧化铝,是重要的二次含铝资源。作为铝工业的危险固体废弃物,铝灰可以转化为价值较高的铝酸钙、氢氧化铝等产品。本文以二次铝灰为原料、碳酸钙为药剂制备铝酸钙,探讨了钙铝比、保温时间及焙烧温度对铝酸钙制备工艺的影响,结果表明:在钙铝比1.1~1.2,保温时间1.25~1.5 h,焙烧温度1150~1200℃的条件下,产物中C_(12)A_7的质量分数较高。各因素影响的次序是:钙铝比的影响显著,保温时间次之,焙烧温度最弱。在钙铝比1.2、保温时间1.5 h、焙烧温度1150℃的条件下制备了铝酸钙,产品中C_(12)A_7的质量分数为75.1%,含少量镁铝尖晶石和硅酸盐。初步探讨了二次铝灰中氧化铝和碳酸钙的固-固反应机理。

掺钕钇铝钙钛晶体激光结合两种再矿化制剂与早期釉质龋的再矿化

背景:近年来,多种激光被广泛应用于口腔医学相关的各种疾病,包括龋病的预防及治疗。目的:探讨掺钕铝酸钇晶体(neodymium-doped:yttrium aluminum perovskite,Nd:YAP)激光联合两种再矿化制剂对早期釉质龋再矿化的作用。方法:将60颗牙釉质块体外建立人工龋模型后,随机分为6组(n=10):A组不进行任何处理,行体外pH循环;B组进行护牙素(主要成分为酪蛋白磷酸钙复合体)再矿化处理,行体外pH循环;C组进行舒适达牙膏(主要成分为生物活性玻璃)再矿化处理,行体外pH循环;D组进行Nd:YAP激光照射,行体外pH循环;E组进行Nd:YAP激光照射,然后进行护牙素再矿化处理,行体外pH循环;F组进行Nd:YAP激光照射,然后舒适达牙膏再矿化处理,行体外pH循环;再矿化处理2次/d,实验周期20 d。G组为正常对照,未致龋,未进行再矿化处理,仅行体外pH循环。实验结束后,检测各组牙釉质表面的显微硬度、形貌与Ca/P比值。结果与结论:①B、C、D组牙釉质表面的硬度值高于A组(P<0.0001),E、F组牙釉质表面的硬度值明显高于B、C、D组(P<0.0001),F组牙釉质表面的硬度值明显高于E组(P<0.0001);②扫描电镜下可见,A组牙釉质表面存在大量的脱矿孔隙;B组牙釉质表面有矿物质沉积,沉积不均匀且较为疏松;C组牙釉质表面有大量矿物质沉积,且钙化团块间可见脱矿孔隙;D组牙釉质表面较为平整,脱矿孔隙较A组明显变小,釉柱间质有破坏;E组牙釉质表面矿物质沉积较厚,脱矿孔隙明显减少;F组牙釉质表面沉积的矿化物最为致密且均匀,脱矿孔隙细小;③B、C组牙釉质表面Ca/P比值明显高于A组(P<0.0001),E组牙釉质表面Ca/P比值明显高于B、C、D组(P<0.0001),F组牙釉质表面Ca/P比值高于E组(P<0.001);③结果显示,生物活性玻璃、酪蛋白磷酸钙复合体、Nd:YAP激光在牙釉质脱矿后均具有促进牙釉质表面再矿化的作用,Nd:YAP激光联合生物活性玻璃或酪蛋白磷酸钙复合体能进一步加强牙釉质龋的再矿化作用,其中Nd:YAP激光和生物活性玻璃的联合使用效果最佳。

C-(A)-S-H对氯离子的吸附性能研究

通过化学沉淀法合成了不同钙硅比(n_(Ca)/n_(Si)=0.8～2.0)和不同铝硅比(n_(Al)/n_(Si)=0～0.6)的水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H),并以氯盐溶液浸泡结合离子色谱仪(IC)研究了这2种水化产物对氯离子的吸附特性;同时结合傅里叶红外光谱法(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了钙硅比、铝硅比对C-(A)-S-H结构及其微观形貌的影响.结果表明:随着浸泡液浓度的增大,C-S-H和C-A-S-H对氯离子的吸附量均逐渐增大,吸附曲线符合Freundlich吸附模型;钙硅比和铝硅比影响着C-(A)-S-H的聚合度和结构,C-(A)-S-H的氯离子吸附能力随钙硅比有先升高后降低的趋势;随着铝硅比的增大,尤其是铝硅比超过0.2之后,C-A-S-H吸附氯离子的能力明显降低.

含钙聚硅氯化铁铝的表征与絮凝研究

用X粉晶衍射、红外光谱对以Ca(OH)2为碱化剂合成的含硅聚合氯化铝铁(PAFSCCa)、比较样聚合氯化铝铁(PAFCCa)、及其合成前体聚合氯化铝(PACCa)、聚合氯化铁(PFCCa)的低温干燥样进行了表征。XRD衍射结果显示,PAFSCCa中有Ca-Si-O-Al化合物存在,加热可促进Ca-Si-O-Al化合物的结晶和生长。Si/Al摩尔比在1∶1时有利于Ca(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)与OH-之间的共聚,无论是在加热、常温合成条件下,PAFSCCa中均有短程有序而长程无序的Ca(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)羟合物大量存在。Ca-Si-O-Al化合物的存在会抑制Ca-O-Fe之间的键合,破坏Fe(Ⅲ)羟合物的结晶,但促进低聚合度Fe(Ⅲ)羟合物的生成。红外光谱证实,PAFSCCa中硅铝之间通过Si-O-Al氧桥的键合程度随Si/Al摩尔比的增加而上升。在Si/Al摩尔比1∶1及加热合成条件下,硅铝之间通过Si-O-Al氧桥的键合程度最高。絮凝实验证实PAFSCCa水解形成絮体时,含硅高的样品其絮体更大,絮凝效果好,硅铝共聚物对抑制微絮体再稳定的贡献大。

CSP薄板坯连铸开浇炉次大型夹杂物研究与控制

某钢厂CSP薄板连铸生产高强汽车用钢、家电用钢等产品,开浇炉次卷板表面大型夹杂缺陷对产品质量造成严重危害,通过在中间包取样,采用扫描电镜、氧氮分析、光谱分析等手段,结合现场工艺参数,对产生夹杂缺陷的影响因素进行了分析研究。结果表明,造成CSP薄板坯开浇过程结晶器液面波动的主要原因为钢液二次氧化生成大量的夹杂物,以及钢液钙铝比控制不合理,造成钢液流动性变差。基于研究结果提出了相应的控制措施,开机炉次大型夹杂缺陷率降低了35.82%。

钙铝酸盐夹杂物在RH真空过程的演变行为

针对LZ50车轴钢,通过对RH精炼过程连续取样,采用电子显微镜、全自动夹杂物分析系统研究夹杂物的形貌、尺寸及组成分析其演变规律。研究钙元素在真空过程中的损失规律,结果表明[Ca]含量的损失主要发生在RH真空处理前期,并且随着真空循环10 min左右后,钢中的[Ca]降低至降10×10-6左右,并在后期基本保持不变。利用FactSage软件绘制1600℃时的CaO-MgO-Al2 O3三元相图,其内部较高的MgO比例间接反映了耐火材料进入钢液参与反应,炉渣中MgO含量增加,也间接反应出耐火材料的侵蚀,进而含镁夹杂物上浮进入炉渣中。RH过程夹杂物的数量和所占面积整体上先增加后减少。RH精炼过程的夹杂物数量、尺寸分布以及成分演变规律进行研究,尤其对CaO-MgO-Al2O3类夹杂物的变化规律进行统计分析,旨在明确RH真空精炼过程夹杂物的变化规律,并用以指导生产。

钙低硅分子筛的表征及其对氮气、甲烷和一氧化碳吸附性能研究

以偏铝酸钠和硅酸钠为前驱体制备了低硅铝比X型(LSX)分子筛,再经钙离子交换得到了Ca-LSX分子筛。分别对5A分子筛、LSX分子筛和Ca-LSX分子筛进行了ICP、XRD、SEM、FT-IR以及吸附性能等测试,并根据吸附性能测试结果拟合得到了各自的吸附等温线。表征结果表明,5A分子筛为A型分子筛晶型,LSX分子筛和Ca-LSX分子筛为X型分子筛晶型,改性后的Ca-LSX分子筛仍具有FAU拓扑结构,保留了气体吸附容量大的特性。吸附性能测试结果表明,钙离子改性提高了分子筛的比表面积和微孔孔容,降低了其平均孔径,进一步提高了分子筛的吸附性能。相较于5A分子筛,Ca-LSX分子筛对N_(2)、CH_(4)和CO的吸附量分别提高了118.8%、75.8%和23.7%,其在低压下的微孔吸附性能明显提高。

CaO－Al_2O_3－SiO_2－MgO渣系精炼行为的热力学预测

采用热力学软件FactSage对CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物的低熔点区域面积进行了分析计算,发现其低熔点区域可以根据碱度的不同分为两个区域,利用KTH模型对这两个低熔点区域内的硫容量进行了计算比较,并结合临氢钢12Cr2Mo1R对钢液成分及脱硫的要求,对其适用的低熔点区域进行了讨论.结果表明:如将夹杂物控制在碱度高的低熔点区域,则CaO的质量分数在30%左右,Al2O3在15%左右,MgO在10%左右,SiO2大于40%,且SiO2越多,低熔点区面积越大;如果将夹杂物成分控制在低碱度区域,则CaO在50%左右,Al2O3在45%左右,MgO的质量分数在5%左右,SiO2的质量分数小于5%.高碱度低熔点区的硫容量明显小于低碱度低熔点区,在两个低熔点区内,硫容量均随碱度的增加而增加,且钙铝比越大,硫容量随碱度增加的幅度越大;对于临氢钢12Cr2Mo1R来说,应将CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物控制在高碱度低熔点区域,且碱度和钙铝比越大越好.