钢中钛含量对连铸结晶器内渣金反应的影响

高钛钢在浇铸过程中发生渣金反应易出现结鱼现象,恶化铸坯质量,严重时引发漏钢。采用扫描电镜对现场浇铸中出现的结鱼物进行分析,结合高温真空压力烧结炉对不同钛含量的高钛钢和保护渣之间的渣金反应进行研究,并利用旋转黏度仪、熔点熔速测试仪、XRD和OPA金属原位分析仪对渣金的综合性能进行深入探讨。结果表明,随着高钛钢中钛含量的增加,渣金界面反应程度增加;高钛钢钛质量分数为0.05%时,未发生渣金反应;高钛钢钛质量分数为0.10%和0.20%时,发生渣金界面反应,钢中钛质量分数分别减少0.02%和0.04%,钢中硅质量分数分别增加0.02%和0.03%,保护渣中SiO2质量分数分别减少0.36%和0.8%,TiO2质量分数分别增加2.17%和4.3%。渣金反应发生后熔渣碱度增大。钛以氧化物的形式进入熔渣中未溶解,导致熔渣黏度和熔点增大。

直流电弧熔炼对渣/金反应的影响

研究交流电弧和200A及320－350A的直流电弧（金属熔池为阳极）熔炼钢液时的渣/金反应。试验结果表明，直流电弧下钢中铬和锰的烧损加剧，比交流电弧下熔炼分别增加约90％和56％。电解引起的铬和锰的烧损量约占总烧损量的一半。电流增大时，碳和锰的烧损增加，但铬的烧损略有降低。

渣金间外加电场无污染脱氧方法的研究

通过在铜液与Na3AlF6-Al2O3渣系间施加稳定的直流电场,进行了铜液的无污染脱氧研究.实验结果表明,外加直流电场法可快速、有效地将铜液中的溶解氧脱除到10×10-6。左右.描述电场作用下氧离子在渣金间传递的模型计算与实验结果十分吻合.根据实验结果,对外加电场脱氧的反应机理进行了讨论和分析.该方法避免了氧化物夹杂对金属液的污染以及固体电解质脱氧方法的高成本和二次氧化等问题.

渣金间外加直流电场无污染脱氧

采用一种新的无污染脱氧方法-渣金间外加直流电场脱氧法,通过在钢液与Al2O3-CaO-MgO熔渣体系间施加稳定的直流电场,进行了钢液的脱氧实验.实验过程在钼丝炉中完成,控制实验温度为1550℃,外加稳定电流2A时,50min后,钢样的全氧含量从1.25×10-4降至3.58×10-5;外加稳定电压2V时,40min后,钢样的全氧含量从1.475×10-4降到了2.23×10-5.实验结果表明,采用此方法对钢液中的溶解氧具有良好的脱除效果.

渣金间外加电场无污染脱氧新方法

该文在回顾传统的脱氧技术以及固体电解质无污染脱氧方法的基础上,提出了一种在渣金间施加外电场来进行金属熔体无污染脱氧的技术.现有实验表明,渣金间外加电场作为一种新的脱氧方法在氧的分离方面具有较好的应用前景.

电渣冶金过程中氧含量变化的研究

分析了电渣重熔过程中氧的行为,结果发现:当电极中的氧含量较低时,电渣过程实际上是一个增氧过程,增氧的程度与重熔渣系密切相关;通过理论分析与实验发现,Al-O之间的反应是电渣重熔过程中的控制反应,电极中铝含量及渣Al2O3含量决定了锭中的氧含量.因此,在生产中为了获得较低的氧含量,应该减少渣中Al2O3的活度,同时在重熔过程中向渣池连续添加脱氧剂;尽管重熔后氧含量有所增高,但是电极中的大颗粒夹杂物在重熔后已不存在,重熔锭中的夹杂物是金属熔池在凝固过程中形成的,因而夹杂物呈细小、弥散状分布.

直流电弧炉炼钢过程的冶金反应特点

讨论了直流电弧炉炼钢过程中直流供电带来的熔池内流体流动和渣／金界面反应的变化和特点，并与交流电弧炉炼钢进行了比较。

精炼过程中精炼渣成分的动力学计算

精炼渣在精炼过程中起到至关重要的作用,精炼渣不仅有保温、稳定电弧和防止钢液二次氧化的作用,还能降低钢中全氧含量(T[O])和吸收非金属夹杂物,提升钢液的洁净度。因此,合理的精炼渣成分可以使钢中的T[O]降低,也能控制钢中的夹杂物细小化。为了明晰精炼过程中精炼渣成分随时间的变化趋势,考虑耐火材料对渣-金反应界面的影响,基于双模理论建立了渣-钢-耐火材料耦合反应动力学模型,并利用模型计算结果探讨不同精炼渣组分在精炼过程中的成分变化规律。结果表明,随着反应的进行,精炼渣中CaO和MgO氧化物含量降低,而Al_(2)O_(3)和SiO_(2)氧化物含量升高,碱度有所降低。除Al_(2)O_(3)由于耐火材料的侵蚀外,精炼渣需要5 min左右就能达到基本平衡。改变精炼渣中各组分的初始含量,反应前后的成分整体变化不大。

熔渣导电性的研究

以固体电解质脱氧为例,分析了渣金反应的电化学机理。结合熔渣导电性方面已有的研究成果及应用情况的分析得出结论:一切有利于熔渣中电子和(或)空穴在金属与熔渣界面传递的措施,都将大大提高金属与渣相的反应速率。

无污染脱氧技术在冶金工业中的应用前景

介绍了利用固体电解质进行金属熔体无污染脱氧和渣-金属间外加电场无污染脱氧技术。根据炉渣的电化学特性,探讨了渣-金属间外加电场脱氧的可行性及特点。确认渣-金属间外加电场作为一种新的脱氧方法具有广阔的应用前景。

熔融Sn—S/ZnCl_2-NaCl体系界面脱硫反应动力学的阻抗分析

本文用交流阻抗方法研究了熔融Sn—S／ZnCl2-NaCl体系界面脱硫反应动力学过程，得到了该体系的阻抗响应图.通过用Randles等效电路，将所得的阻抗响应用非线性最小二乘法拟和，得到了Sn—S／ZnCl2-NaCl体系界面脱硫反应动力学的参数，溶液电阻Re,界面反应电荷传递电阻Rct，双电层电容Cd及界面脱硫反应的速率常数Kf.

脉冲电场对Fe-C-i(Si,Mn)合金与CaO-Al_2O_3-MgO熔渣间反应的影响

研究了脉冲电场对Fe-C-i(Si,Mn)系合金与CaO-Al2O3-MgO系熔渣间反应的影响。在渣-金熔体间施加2 V脉冲电场,分别作用30,60 s后,渣中硅与锰质量分数随作用时间延长而逐渐增加,分别由0.31%和0.02%增加到0.63%和0.049%;金属基体的上表面和下表面硅质量分数之差与锰质量分数之差逐步减小,分别由0.06%和0.32%降至0.01%和0.022%;金属基体中硅和锰的夹杂物尺寸有不同程度的降低,其中硅的夹杂物尺寸减小最明显,由45μm左右降至5μm左右。

高铝钢连铸保护渣研究进展

由于连铸相对于模铸在能耗、效率和成本等方面具有优势,近年来,各种铝质量分数为0.5%~3%甚至高达5%~12%的低密度高铝钢相继采用或计划采用连铸生产,然而高铝钢连铸结晶器内存在的渣-金反应[Al]+(SiO_(2))→[Si]+(Al_(2)O_(3))引起保护渣成分和性能变化,妨碍了保护渣正常发挥润滑和控制传热的冶金功能,导致凹陷、裂纹等铸坯表面质量问题以及漏钢等生产事故频发,成为影响高铝钢连浇的主要限制性环节。为保证铸坯表面质量和连铸过程的顺行,除提高钢水洁净度外,减弱因渣-金反应所引起的保护渣性能的大幅变化是高铝钢连铸的必然要求。为此,国内外研究人员以减弱渣-金反应性或稳定渣-金反应后性能为目标,进行了各种尝试和探索。首先提出了可促进熔渣快速更新的低碱度低黏度保护渣技术思路,但当钢中铝质量分数较高时,随着反应进行,保护渣黏度逐渐增大,消耗量降低,难以维持保护渣性能的相对稳定,实际生产过程中铸坯表面质量问题突出,黏结频发,无法稳定实现多炉连浇。为此,低反应性和非反应性连铸保护渣应运而生,成为高铝钢连铸保护渣研究热点。在渣-金反应性综述的基础上,重点介绍了高碱性高玻璃化、CaO-SiO_(2)基高反应性、CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)基低反应性和CaO-Al_(2)O_(3)基非反应性等保护渣的特点及其研究进展和存在的问题,并提出了高铝钢连铸保护渣今后研究重点和发展方向。

底吹氩钢包内渣-金反应及脱硫行为的数值模拟

为了提高底吹氩钢包脱硫效率,建立了CFD-SRM耦合模型描述底吹氩钢包内渣-金反应及脱硫行为,考虑了钢包内底吹引起的湍流流动和渣圈中氧气吸收及氧化反应等因素对渣-金反应动力学的影响规律,通过80t钢包热态试验验证了数学模型,并揭示了不同吹炼制度对底吹氩钢包脱硫效率的影响规律,得出合理的优化参数。结果表明,气液两相流对组分质量传输速率和脱硫效率有着重要影响,CFD-SRM耦合模型可以准确预测底吹钢包内的渣-金反应和脱硫行为,钢包双孔喷吹的脱硫效果对单孔中心和偏心布置更优。随着渣-金高度比的增加,脱硫效率增加,当渣钢高度比超过0.04时,脱硫效率变化很小;随着底吹流量的增加,脱硫率先增大后减小,但当底吹流量超过300L/min(标准态)时,钢液脱硫率开始降低。

渣金间外加脉冲电场对硫元素迁移研究

在Fe-C-S系合金与CaO-MgO-Al2O3溶渣体系间施加电压为2 V的脉冲电场,研究了改变脉冲电场的处理时间对S在渣金两相间分布和迁移特性的影响。试验结果表明,随着脉冲处理时间加长,渣中的硫含量逐渐升高,S在Fe-C-S金属基体上下表面分布趋于均匀,当电场处理时间为60 s时,渣中的硫含量为0.891%,△wS=0.001%,并且金属表面夹杂物明显细化。

电渣重熔过程中的氧行为研究

分析了电渣重熔过程中氧的行为,结果发现:当电极中的氧含量较低时,电渣过程实际上是一个增氧过程,增氧的程度与重熔渣系密切相关;通过理论分析与实验发现,Al-O之间的反应是电渣重熔过程中的控制反应,电极中铝含量及渣Al2O3含量决定了锭中的氧含量。因此,在生产中为了获得较低的氧含量,应该减少渣中Al2O3的活度,同时在重熔过程中向渣池连续添加合适的脱氧剂。

连铸保护渣与氧化铝的交互作用研究现状

保护渣中Al2O3质量分数变化是渣钢交互作用的结果,包括吸附钢液中Al2O3夹杂和渣金反应产物。氧化铝对保护渣成分与性能稳定性影响突出,进而影响铸坯质量。分析指出,影响保护渣吸附Al2O3夹杂的因素包括接触角、润湿速率和界面张力、熔渣成分和性能等。熔渣与夹杂物的交互作用行为决定了其对上浮夹杂的去除率。高铝钢连铸过程渣金反应尤为突出,保护渣的工作性能将发生明显改变。基于近年关于Al2O3夹杂的吸附溶解试验研究,以及高铝钢浇铸渣金反应及其保护渣性能变化的研究结果,探讨了通过合理设计保护渣成分或更换渣系等措施来实现该类钢种保护渣工作性能的相对稳定性。

精炼渣与高锰高铝钢液的相互作用

为了研究精炼渣与高锰高铝钢液相互作用规律,以CaO-5%SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-8%MgO精炼渣与Fe-15Mn-10Al-0.7C高锰高铝钢液在1 600℃的渣金反应为研究对象,分别在渣金反应5、15、30、60和90 min时取钢样和渣样,通过钢液和渣成分变化进行了渣金反应动力学计算。结果表明:整个渣金反应过程中,钢液中[Al]和渣中SiO_(2)不断降低、渣中Al_(2)O_(3)不断增加;精炼渣与高锰高铝钢液反应前期限制性环节为[Al]在边界层的传质,反应后期渣成分发生改变、黏度升高以及渣中固相颗粒形成,使得SiO_(2)在渣中的传质条件恶化,SiO_(2)向反应界面的传质成为渣金反应的速率限制环节;精炼渣与高锰高铝钢反应分3个阶段:初期反应剧烈、中期渣金界面形成尖晶石层并阻碍渣金反应、后期反应趋于稳定。

CaO-Al2O3基连铸保护渣对Al2O3溶解行为的研究

采用旋转柱体法,研究了高铝高锰钢连铸过程中CaO-Al2O3-B2O3渣系对Al2O3的溶解行为,考察了Al2O3棒直径、温度和保护渣成分对Al2O3溶解行为的影响。结果表明,在一定时间内,1 300℃下,同种保护渣中Al2O3的溶解量随Al2O3直径的增大而增加;在一定直径和保护渣成分情况下,Al2O3的溶解量随温度的升高而增加;在一定直径和温度（1 300℃）下,2#渣中Al2O3的溶解量最大;Al2O3的溶解速率在熔渣液渣面处最大。此外,在保护渣吸收Al2O3能力及吸收后性能稳定性方面,2#渣优于其他三种保护渣。