Ce对0.2C-0.5Si-1.5Mn钢液洁净度与夹杂物变性的研究

为提高低合金高强度钢的强、韧性能并扩大其应用范围,以应用广泛的0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢为研究对象,采用Q345H型钢板为原料,在真空感应炉熔化后添加稀土元素(Ce),制备了4种不同Ce含量的低合金钢试样。通过实验分析和热力学计算,研究了Ce含量对0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢液的净化度和夹杂物变性的影响规律。结果表明,钢液中Ce的质量分数在0.001%～0.045%时,钢的洁净度显著提高;当Ce的质量分数为0.012%时,可把钢中O、S脱除到0.000 9%、0.001 0%;同时,Ce使夹杂物球化、细化,可将15μm带棱角的Al2O3-SiO2夹杂物和原长条状、大体积的MnS夹杂物转变为1～2μm,甚至纳米级稀土复合夹杂物。同时还探讨了Ce元素在钢液中的洁净化和夹杂物变性机理。

澳矿含量对非焦煤含铁型焦气化反应温度的影响

为降低高炉CO2排放,研制新型焦炭并扩大高炉用煤的适用范围,本研究以神府非焦煤和澳矿粉为原料,经破碎、筛分、混合、热压成型,焦化后制备出不同澳矿粉含量的CIC(含铁型焦)试样。用OM、X射线衍射仪和热重分析仪测定CIC焦化前、后的结果,分析了澳矿含量对CIC微观组织和气化反应起始温度的影响。结果表明,热压成型后煤粉和澳矿粉紧密接合,焦化后CIC中出现Fe3O4、FeO和Fe等相;Fe原子的数量随澳矿粉含量的增加而增加;CIC气化起始温度从787.5℃降低到665.3℃,这是因为Fe的催化作用降低了碳气化反应活化能。利用该CIC可降低焦比,并把高炉蓄热带(700～900℃)的CO2浓度降低34%左右。

铁矿粉含量对神府煤制备的含铁型焦气化反应起始温度的影响

为提高高炉反应效率和拓展炼焦煤的范围,以非焦煤和铁矿粉为原料,经破碎、筛分、混合、热压成型和焦化后,制成5种不同铁矿粉含量的含铁型焦。通过X射线衍射、SEM和差热分析,研究不同铁矿粉含量对其气化反应起始温度的影响。结果表明,焦化后试样中出现Fe、FeO和SiO2等相;含铁型焦的气化反应起始温度从884.7℃降低到803.2℃,活化能从192.35kJ/mol降低到177.30kJ/mol;预计CO2的排放量可降低11.2%。为我国高炉炼铁减少CO2排放,扩大原燃料适应范围和提高市场竞争力提供基础实验数据。

Ce对低碳高强度钢液夹杂物变性的研究

用真空感应炉在800 Pa的Ar气氛中把3.0 kg工业纯铁与合金元素熔化,在1 873 K加入Ce元素精炼10min,制备4种0.08C-0.6Si-0.45Mn-0.3Cu-0.09P-xCe的钢样。用化学成分、SEM和EDS表征结果,研究该体系中洁净度和夹杂物的变化。结果表明[Ce]为0时,夹杂物为MnS-MgO-Al2O3系;[Ce]为0.008%～0.020%时,夹杂物为MgO-Al2O3-Ce2O2S系;[Ce]为0.043%时,夹杂物为FePCe-Ce2O3系,且把7μm以上形状不规则的夹杂物变为2μm球状,甚至转变为0.3μm以下的球形夹杂物,钢材基体上夹杂物残留面积减少58.1%,且尺度均小于3μm。钢液深度净化的原因是,Ce脱O、S后生成的夹杂物上浮、排除,不同类型夹杂物的成因与其形成的热力学条件相关。