FeO和V_2O_5反应机理的研究

在理论分析的基础上,通过DSC实验对FeO与V2O5发生的反应进行测定,得到各相变温度,结合高温淬火实验,运用X射线衍射分析淬火物质的物相组成,研究FeO和V2O5的反应机理。结果表明,FeO与V2O5反应的实质是V2O5分解出的V2O3与FeO发生反应生成FeV2O4;V2O5与FeO的氧化产物Fe2O3发生反应生成FeVO4;V2O3与FeO和Fe2O3发生反应生成Fe2VO4。当830℃<T<970℃且FeO的含量低于50%时,FeO与V2O5发生氧化还原反应,反应产物为Fe2O3和V3O5;当970℃<T<1 270℃且FeO的含量高于50%低于70%时,FeO与V2O5的反应产物以FeVO4的形式存在;T>1 270℃且FeO的含量高于35%时,FeO与V2O5的反应产物以Fe2VO4的形式存在。

FeO-V_2O_5二元系在980℃下的平衡

FeO和V_2O_5是含钒钢渣中的两个主要组分,其间的反应决定着渣的物性。本文通过计算FeOV_2O_5二元系可能发生化学反应的热力学参数,发现FeO和V_2O_5之间生成Fe_2O_3和V_2O_4(VO_2),且在不同条件下这四种物质可继续反应生成复合氧化物FeVO_4、FeV_2O_4或Fe_3O_4。通过X射线衍射法验证了FeO为28.5%、45%和50%、65%时,FeO-V_2O_5二元系在氩气保护下、980℃反应10 h的平衡物质分别为FeVO_4、V_2O_5、V_2O_4(VO_2),FeVO_4、Fe_2O_3、V_2O_5、V_2O_4(VO_2)和FeVO_4、Fe_2O_3、V_2O_4(VO_2),即随着FeO含量的增加,将有部分的FeO被氧化成Fe_2O_3,而V_2O_5逐渐被消耗完而消失。

钒渣组成对V_2O_3溶解能力的影响

利用高温淬火方法得到钒渣渣系的高温物相,采用X-ray衍射分析方法确定钒渣的物相组成,分别研究了V2O3含量及n(FeO)/n(SiO2)对钒渣中V2O3溶解能力的影响。结果表明,钒铁尖晶石和Fe3O4为钒渣中存在的固定相;钒渣中V2O3含量不断增加,V2O3的溶解度随之增加,但n(FeO)/n(SiO2)<1.5,V2O3增加到一定量时,溶解度无明显变化;n(FeO)/n(SiO2)不断增大,V2O3在钒渣中的极限溶解度也随之增加。

V2O3在钒渣中溶解特性的研究

利用高温淬火方法得到钒渣渣系的高温物相，并利用x—ray衍射分析方法确定钒渣物相组成，由此得出V2O3在钒渣中的溶解特性。结果表明，钒铁尖晶石和Fe3O4为钒渣中存在的固定相；钒渣中V2O3含量不断增加，V2O3的溶解度随之升高，但FeO／SiO2〈1．5，V2O3增加到一定量时，溶解度无明显变化；FeO／SiO2不断升高，V2O3在钒渣中的极限溶解度也随之升高。

180 t转炉高废钢比冶炼工艺开发

通过对转炉炼钢过程的平衡计算结果进行分析,得出了提高废钢比的措施:减少渣量,减少冷却剂用量和添加升温材料等。结合理论计算和生产实践,减少1 kg/t炉渣可提高废钢比0.10%,减少1 kg/t冷却剂可提高废钢比0.19%,增加1 kg/t无烟煤可提高废钢比0.27%,增加1 kg/t清洁升温剂可提高废钢比0.41%,工艺优化后转炉废钢比可由17.0%提高到23.1%以上。

铁钒体系中反式钒铁尖晶石形成及氧化的研究

为了解钒氧化物在转炉中的行为,通过高温淬火实验,结合X衍射分析对FeO-V2O5体系中钒铁尖晶石的形成及氧化进行了分析研究。结果表明:1 723 K时,FeO-V2O5体系发生氧化还原反应,体系中的FeO与氧化还原产物Fe2O3、V2O3反应生成反式钒铁尖晶石(Fe2VO4);1 253 K时Fe2VO4发生氧化反应,完全氧化时氧化产物为FeVO4和V2O5;部分氧化时氧化产物为FeVO4、Fe2O3和V2O5.

低磷低硅铁水180t复吹转炉冶炼高磷钢的工艺优化

在统计分析了转炉前期炉渣碱度和钢水温度,终点炉渣碱度、终渣全铁含量和终点钢水温度对脱磷率影响的基础上,优化了0.29％ Si,0.085％P铁水180t复吹转炉的高磷钢冶炼工艺.200炉冶炼结果表明,通过使用低枪位使钢水快速脱碳升温,控制前期炉渣碱度≥2.2、终点炉渣碱度2.8～3.2,终点炉渣全铁含量≤17％,转炉出钢温度1 650 ～1 680℃,可控制脱磷率≤60％,终点钢水磷含量均值为0.035％.

120t转炉高碳出钢工艺研究和应用

理论计算高碳出钢冶炼所需的铁水比较常规工艺高2.9%。研究了转炉冶炼前期的脱磷规律。结果表明:转炉冶炼前期炉渣碱度控制在1.8~2.2,炉渣FeO含量控制在15%左右,熔池温度控制在1400~1450℃,转炉冶炼前期平均脱磷率可控制在75%。优化了冶炼过程的供氧制度、加料制度、底吹制度等,转炉终点碳含量可由原来的0.07%提高到0.21%,终点磷含量可由原来0.016%降低到0.011%。

转炉高效脱磷炉渣的研究及生产应用

通过对转炉吹炼前期炉渣成分和熔点进行测定,分析炉渣成分对炉渣熔点和脱磷能力的影响,设计出提高转炉吹炼前期脱磷率的炉渣成分。研究结果表明:将炉渣ωs(MgO)控制在6%-9%,ω(T.Fe+MnO)控制在15%-20%,碱度控制在1.5-2.0,转炉前期炉渣熔点可控制在1400℃以下,且脱磷率可稳定控制在60%以上。生产实践表明,以此炉渣成分指导生产,转炉终点脱确率可由85.6%提高到88.9%,补吹率由7.34%降低到2.83%。

钢包脱磷热力学分析及生产应用

采用热力学计算分析的方法研究钢水磷含量与出钢温度、出钢碳含量、钢包炉渣成分对钢包脱磷的影响,根据热力学分析结果进行钢包脱磷生产实践。结果表明:降低转炉终点碳含量、提高炉渣碱度以及控制炉渣FeO质量分数在17%左右可促进脱磷反应的进行;将转炉终点碳质量分数控制在0.05%左右,钢包炉渣碱度控制在5.3~7.9,FeO质量分数控制在15%~20%,钢包脱磷率可达50.0%~72.2%,平均62.9%;采用钢包脱磷工艺生产低磷钢时,将转炉出钢磷质量分数控制在0.025%以内,成品磷质量分数可稳定控制在0.010%内,转炉冶炼周期可由33.7 min降低到30.5 min。

FeO-V_2O_5二元相图的研究

对FeO-V2O5二元系通过XRD试验进行物相分析,理论计算中间化合物的热力学参数,并建立了溶液热力学模型,结合FACT软件计算绘制出FeO-V2O5二元系相图,通过DSC试验和XRD试验验证相图。此体系相图由三个共晶反应组成并且生成两种中间化合物反式尖晶石Fe2VO4和钒酸铁FeVO4,试验的结果对理论计算出的相图有很好的验证。

减少渣量的转炉工艺研究与实践

通过对转炉前期倒渣时机和吹炼工艺参数的研究,开发了一种减少渣量的转炉炼钢工艺。该工艺的转炉吹炼过程分2个阶段,分别是脱磷期和脱碳期,脱磷期结束后倒除部分富磷渣,然后进行小渣量脱碳,吹炼终点保留脱碳渣用以下一炉脱磷。实践结果表明:与常规冶炼工艺相比,减少渣量操作工艺的转炉石灰消耗由26 kg/t降至17 kg/t以下,轻烧白云石消耗由13 kg/t减少到9 kg/t以下,降低了转炉生产成本;吹炼终点钢水w(P)控制在0.008 0%～0.018 2%,平均为0.012 6%。

转炉双渣冶炼工艺优化

通过对转炉冶炼过程的平衡计算及脱磷规律的研究，优化了转炉双渣工艺。实践表明：在满足钢种要求的出钢钢水成分前提下，将铁水比由84％提高到88％，转炉终点出钢温度可稳定控制在1680℃以上；前期炉渣w（MgO）控制在6％～8％，碱度控制在1．6～1．8，终点炉渣碱度控制在3．5～4．0，转炉终点磷质量分数基本可控制在0．02％以下，达到了生产冷轧基板对转炉出钢要求温度高、磷含量低的工艺指标。

转炉吹炼过程炉渣的变化及其对脱磷的影响

通过化学成分、微观形貌以及物相等的分析,研究了转炉吹炼不同阶段形成的炉渣成分和矿物相特点。结果表明,转炉吹炼前期炉渣与终点炉渣相比,碱度、全铁含量以及活性氧化钙含量较低,P2O5含量较高,磷分配比较低。凝固后的前期炉渣和终点炉渣中主要存在3种相:MgO-(FeO+MnO)固溶体相、CaO-FeO固溶体相和2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体相。炉渣中的磷主要存在于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5相中。吹炼前期增加炉渣中氧化铁含量和液态渣比例有助于提高磷分配比,吹炼后期控制炉渣碱度,提高炉渣中2CaO·SiO2的比例可促进脱磷反应的进一步发生,提高磷分配比。

转炉终点不倒渣出钢工艺开发及应用研究

对于转炉单渣工艺,为了实现转炉终点不倒渣出钢,关键在于控制炉渣的泡沫化程度。在理论分析炉渣泡沫化程度影响因素的基础上,通过生产试验研究了加料方式和副枪测量后的二吹供氧量等因素对某厂180 t转炉炉渣泡沫化程度的影响,得到以下结论:改进转炉冶炼过程中石灰、轻烧白云石以及冷却剂的加入方式,同时依据TSC副枪测量信息严格控制二吹供氧量,可以一定程度上降低转炉终点炉渣的泡沫化程度。采取上述措施后,某厂180 t转炉终点的出渣角度由常规工艺平均84°增加到90.3°,转炉终点不倒渣出钢率由常规工艺10%增长到50%以上,出钢温度损失较常规倒渣出钢工艺降低了6~10℃,可减少转炉出钢等待时间2 min左右。