钢包精炼渣固化改性再利用试验研究

通过对钢包精炼渣的粉化机理进行分析,确定了合适的固化剂配比。通过将固化精炼渣返回转炉再进行工业试验,结果表明,固化精炼渣能代替冶炼石灰使用,冶炼过程中降低了钢铁料的消耗,稳定或提高转炉生产的脱磷效率;试验炉次的平均钢铁料消耗为1073.72 kg/t,与正常冶炼生产水平相比,降低了7 kg/t左右,石灰平均消耗量为21.53 kg/t。返回渣的加入降低了石灰、石灰石和生白云石的使用量。

GCr15轴承钢转炉冶炼中“C-P-T”协同控制工艺优化研究

对100 t转炉冶炼轴承钢生产过程进行了热力学研究与分析,优化建立了转炉冶炼过程保碳、脱磷、控温(“C-P-T”)的协同控制工艺路线,并应用于轴承钢冶炼生产。结果表明,炉内脱磷反应不会在磷碳选择性氧化温度到来时立刻停止,而是有一段缓慢的衰减过程。为了深脱磷的需要,冶炼前期一次倒渣的最佳时间应控制在350~380 s,温度区间为1360~1437℃;通过脱碳速率模型预测出轴承钢冶炼中后期的脱碳速率为(0.21%~0.28%)/min;为了保碳控温的需要,在吹炼末期可采取高拉碳补吹的方式进一步精确调控终点钢液温度。一个炉役期生产数据统计显示,终点碳、磷、温度三者同时命中目标的炉次占比达到了76.67%,钢液纯净度得到大幅提升。

Mo含量对高碳钢组织和耐磨性的影响

基于JMatpro软件计算分析了不同Mo含量高碳钢(0.95%C)的组织及相含量随温度的变化曲线和CCT曲线,制定了含Mo高碳钢的热处理工艺;利用金相显微镜、扫描电镜观察和干砂磨损机研究了Mo含量对高碳钢组织和耐磨性的影响。结果表明,基于JMatpro计算分析提出的含Mo高碳钢的热处理工艺为770℃保温1 h后水淬,200℃回火2 h后随炉冷。经该工艺处理的含Mo高碳钢的组织主要为隐晶马氏体、孪晶马氏体和碳化物颗粒。Mo的添加提高了高碳钢的硬度和耐磨性;当Mo含量为3%时,硬度和耐磨性最好,较无Mo高碳钢分别提高16%和30.84%。Mo含量大于3%时,试验钢的晶界会析出更多难以分解的碳化物,堆积成块状碳化物,造成硬度不均、偏差较大,磨损试验时脱落形成凹坑,降低了钢的耐磨性。

浇注末期堵流操作对中间包内钢液特性的影响分析

以某钢厂八流方坯中间包为研究对象,通过数值模拟和物理模拟互相结合及相互验证的方式对浇注末期中间包堵流操作后的温度场、流场、液面波动、死区分布以及夹杂物去除率情况进行了研究分析,综合确定了最佳堵流方案,为现场生产提供理论指导。结果表明,堵流操作会使死区体积分数达到原来的2.0~2.5倍,液面波高变化增强。其中Outlet1被堵时4号位波动最强,数值、物理模拟以及死区可视化结果下死区体积分数分别为24.9%、31.7%以及26.2%,Outlet3和Outlet4被堵时5号位波动最强,数值、物理模拟以及死区可视化结果下死区体积分数分别为23.5%、29.6%以及24.3%左右。相较于正常浇注时的死区分布情况及夹杂物去除率情况,Outlet1被堵时远流区域死区扩大、夹杂物去除率平均提高4.87%,Outlet3被堵时中间区域死区扩大、夹杂物去除率平均提高5.29%,Outlet4被堵时近流区域死区扩大、夹杂物去除率平均提高7.61%。另外,Outlet1被堵时,数值和物理模拟下出口最大响应时间差分别为14 s和9 s,最大平均停留时间差分别为27 s和18 s,停留时间分布曲线(RTD)重合度较高,温度场也较为均匀。因此,基于多角度表征结果来看,实际生产过程中若出现必要堵流操作时,为保持中间包内钢液原有流动特性,以减少堵流操作的无序性和盲目性,堵Outlet1流为最佳方案。此外,流体死区临界速率0.0088 m/s可用于流体死区速率标定,其准确性通过数值模拟和物理模拟得到了相互验证。

近似核壳型微球对钢渣的熔融还原行为分析

以钢渣的纤维化应用为最终目标,将高分子材料科学中的核壳结构应用技术引入到钢铁冶金领域,用于高效还原重构熔融钢渣,并采用超高温激光共聚焦显微镜,对核壳微球在液渣中的熔融还原行为进行微观研究,分析温度和钢渣酸度系数对微球还原基层熔速的影响。研究结果表明,将核壳微球设计成悬浮于熔渣中间部位,其熔融还原反应要早于常规粉剂还原6 min到达平衡状态,渣中金属氧化物的还原回收时效性得到明显提高。不同还原基层核壳微球对比显示,铝基微球表现出极好的还原时效性,反应3 min内还原率达到了95.17%。高温、高酸度系数熔渣能够促进核壳微球还原基层的快速熔融,有效改善还原反应的热力学条件,提升还原渣中金属氧化物的时效性,达到渣金迅速分离的效果。通过微球还原基层-渣界面的熔融动力学模型,计算出微球还原基层介质在不同条件下的有效二元扩散系数范围为3.86×10^(-11)~4.92×10^(-11)m^(2)/s。对于工业应用还原基材重构改性钢渣而言,可以碳为主要还原基材配加适量的铝或硅来制备成核壳微球用于钢渣的还原重构,可显著提升钢渣还原重构的时效性,并取得较高的经济收益。这为钢渣的高效还原提供了新思路。