硫容量和硫分配比的计算及分析

介绍了硫容量的理论背景、KTH模型计算硫容量方法以及硫平衡分配比的计算方法,分析了影响硫平衡分配比的因素。结果表明：硫平衡分配比随钢液中[％C],[％Al]的增加而增加,随钢液温度的增加而降低；硫容量随钢液温度增加而增加,随渣中(％Al_2O_3)／(％CaO)比值的增加而降低。

LF精炼过程中硫分配比和脱硫动力学方程研究

通过 ＬＦ精炼脱硫工业实验，确定了在不同条件下熔渣和钢水中的实际硫分配比．在二元碱度较高时，大部分实验数据与经验公式计算值相差近 ２－４倍 此外，用反应平衡计算的值要比实验数据大许多.在本实验条件下，脱硫速率和时间之间有较好的线性关系，脱硫传质系数为 ２．６７×１０－３ｃｍ／ｍｉｎ．该结果为ＬＦ炉生产中脱硫提供了必要的依据.

低碳低硅铝镇静钢LF顶渣硫分配比预报模型

根据钢厂100 t BOF-吹氩-LF-RH-Ca处理流程生产优质深冲(DDQ)级深冲热轧带钢SPHE(%:≤0.07C、≤0.03Si、0.20～0.30Mn、≤0.020P、≤0.010S、0.02～0.06Als)时Ca处理过程S含量过高的情况,通过KTH硫容量模型,分析了CaO/SiO_2、Al_2O_3和MgO对精炼渣硫分配比L_S的影响,建立了CaO-MgO-SiO_2-Al_2O_3四元渣系脱硫模型,优化LF脱硫的精炼渣成分。结果表明,使用优化后的精炼渣(%:50CaO、6MgO、≤5SiO_2、30～35Al_2O_3),LF精炼钢水的脱硫率≥80%。模型预测值与实测值误差为±5%的占80%。

精炼渣组成对钢-渣硫分配比的影响

采用二次正交回归实验设计方法在中频感应炉内进行碱度R(CaO/SiO_2)2～7的CaO-SiO_2-MgO- Al_2O_3精炼渣系的脱硫实验,建立渣系组分与钢-渣硫分配比Ls关系的数学模型,实验渣碱度、渣指数MI (R:Al_2O_3)、CaF_2、MgO和FeO含量对硫分配比Ls的影响。结果表明,渣碱度R 3.5～5.0、渣指数MI 0.25～0.40时脱硫效果较好;精炼渣最佳组分为(%):9CaF_2、8MgO、13Al_2O_3、<0.5FeO,R值=4。

CaO-A1_2O_3基精炼渣添加BaO等组分对硫分配比的影响

采用二次正交回归方法设计了以CaO-A12O3为基,添加MgO、BaO、CaF2、Na2O等组分的精炼渣,通过实验室系统研究,建立了硫分配比与精炼渣组分百分比含量关系的数学模型;确定了脱硫精炼渣的最佳组成。采用该精炼渣进行脱硫试验,可使钢中硫含量降至0.0004%。

炉渣组分对CaO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-MgO-Na_2O渣系与铁液间硫分配比的影响

针对高碱度高氧化铝的Ca O-Al_2O_3-Si O_2-Ti O_2-Mg O-Na_2O六元渣系,通过在1 773 K温度下测定其与铁液间的硫分配比,研究该渣系的脱硫性能.利用偏最小二乘法回归分析,建立了可较好预测硫分配比的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度(mCa O/mSi O_2)、Mg O、Ti O_2、Al_2O_3以及Na_2O对硫分配比的影响.结果表明,当炉渣碱度大于2.9时,炉渣硫分配比均在140以上,表明该渣系具有较强的脱硫能力.在实验范围内,硫分配比随炉渣碱度的增加而提高.当碱度一定时,Mg O对硫分配比的影响不大,Ti O_2、Al_2O_3均使硫分配比降低,其中Al_2O_3降低硫分配比较为明显.硫分配比随Na_2O增加而增加,少量的Na_2O即可明显提高炉渣的脱硫能力.

基于共存理论的钢包炉(LF)渣硫分配比模型的建立和应用

基于离子与分子共存理论,通过计算钢包炉(LF)精炼渣结构单元的质量作用浓度,建立了一种计算57CaO-10SiO_2-8MgO-25Al_2O_3四元渣系与钢液硫分配比的热力学模型,计算得出1 630℃LF精炼结束时,该渣系的渣-钢间的硫分配比L_S=1115。通过9炉210 t双孔底吹氩LF渣样检测结果表明,当减去因现场和渣系的氧势等条件限制,所存在的定值系统偏差,该模型可有效反映工业生产的LF精炼渣硫分配比。

Na_(2)O-TiO_(2)-SiO_(2)-CaO-Al_(2)O_(3)-V2O5-MnO-MgO-FeO渣系渣铁间硫分配比热力学模型

基于离子分子共存理论(IMCT)建立了Na_(2)O-TiO_(2)-SiO_(2)-CaO-Al_(2)O_(3)-V2O5-MnO-MgO-FeO九元渣系的结构单元作用浓度模型和渣铁间硫分配比热力学模型,并对模型进行实验验证。通过模型计算出1200℃下渣系主要结构单元组成和渣中Na_(2)O,CaO,MnO,MgO和FeO的活度,发现Na_(2)O的加入可促进渣中低熔点物质的生成,降低渣系熔化性温度,改善脱硫反应的动力学条件;同时随着Na_(2)O加入量的增加,渣中Na_(2)O和CaO的活度增加,进而降低渣中S2?离子活度,强化渣铁间脱硫反应。实验结果表明,增加碱矿比提高了渣铁间硫分配比,有利于铁水深度脱硫,铁水中硫含量可降至0.0005wt%以下,硫分配比的理论计算值与实验结果吻合极好。渣中各碱性氧化物的硫分配比随碱矿比RN/C增加逐渐增大,各碱性氧化物硫分配比大小为Na_(2)O>CaO>MnO>FeO>MgO。本研究将共存理论模型成功应用到九元复杂渣系渣铁间脱硫反应机理研究,为铁水深度脱硫过程的渣系优化提供了理论依据。

CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-TiO_(2)渣系脱硫热力学与实验研究

以精炼渣为研究对象,为探索四元渣系CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-TiO_(2)中各组元对炉渣脱硫能力的影响规律,基于分子离子共存理论,建立了CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-TiO_(2)渣系结构单元的作用浓度控制方程,从而构建了渣-钢之间的硫分配比数学模型,定量表征了炉渣碱度、Al_(2)O_(3)含量以及TiO_(2)含量变化对硫分配比和脱硫率的影响程度,并与管式炉热态实验结果进行对比。热力学计算和热态实验结果表明:炉渣各组元对硫分配比影响的主次顺序为:碱度>TiO_(2)含量>Al_(2)O_(3)含量,对炉渣脱硫率影响的主次顺序为:碱度>w(Al_(2)O_(3))>w(TiO_(2));随着碱度的增加,脱硫率和磷分配比逐渐增加,随着Al_(2)O_(3)含量的增加,脱硫率和磷分配比逐渐降低,而随着TiO_(2)含量的增加,脱硫率和磷分配比先增加后降低。结合理论研究与热态实验,得出了四元CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-TiO_(2)渣系的最佳配比:6<R<7、w(TiO_(2))<5%、25%<w(Al_(2)O_(3))<30%。

钢渣中FeO活度对硫分配比的影响

利用FactSage软件绘制了渣系CaO-SiO_2-FeO-MgO(10%)-MnO(7%)的等硫分配比图,分析了FeO/SiO_2比、FeO质量分数和碱度对硫分配比的影响。分析结果表明:当CaO质量分数一定时,渣钢间的硫分配比随着FeO/SiO2比的增加而逐渐增加。在转炉炼钢碱度范围内,当FeO质量分数一定时,Ls随碱度的增加而增加;当碱度一定时,在低碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而增加,在高碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而减少。

LF精炼过程中顶渣硫容量、分配比和脱硫率的确定

为了确定LF精炼过程中顶渣的脱硫能力,通过对光学碱度的计算,得出了1627℃时CaO SiO2 Al2O3 MgO(5%)渣系组成与硫容量的关系图。由硫容量、氧活度(与钢中溶解铝平衡值)计算出硫分配比,绘出了不同硫分配比时脱硫率与渣量的关系图,提出了一个由已知渣组成、渣量、钢液氧活度和硫含量来计算LF精炼过程中最大脱硫率的简便方法。

CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型

CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系中结构单元或离子对的质量作用浓度能够像传统意义上的活度一样表征其反应能力.基于离子与分子共存理论,通过计算高炉炉渣中结构单元或离子对的质量作用浓度,建立了计算CaO-SiO2-MgO-Al2O3高炉渣系与碳饱和铁液间硫分配比的通用热力学模型.计算出的总的硫分配比与脱硫实验实测的硫分配比结果相吻合.此外,通用热力学模型能够定量地计算出渣中自由CaO和自由MgO各自对炉渣脱硫的贡献.1773K时,自由CaO对炉渣脱硫有97%的贡献,而自由MgO的贡献只有3%.

硫分配比在LF精炼渣成分优化中的应用

选取Ohta和Suito的经验公式和光学碱度模型计算不同组成成分的四元渣系(Al2O3-CaO-MgO-SiO2)的硫容量与平衡状态下的硫分配比,分析渣中各组元成分变化和钢水温度变化对硫分配比的影响。通过计算首都钢铁集团公司某炼钢厂LF精炼渣的硫容量与硫分配比,来验证计算模型,优化精炼渣成分,以期获得最佳的脱硫效果。

CaO-MgO-FeO-Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型

在富氧顶吹熔融还原冶炼高磷铁矿的工艺研究中,以共存理论为基础,结合全选主元松弛迭代法,利用VB 6.0计算了CaO-MgO-FeO-Al2O3-SiO2-P2O5渣系中结构单元或离子对的质量作用浓度,并建立了该渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型,由该模型计算的硫分配比与工艺中实测的硫分配比吻合程度较好,说明利用共存理论所建立的脱硫模型能适用在熔融还原高效脱磷熔渣。

高碱度精炼渣脱硫分析及硫分配比预测模型

为考察管线钢生产所用高碱度、高曼内斯曼指数的精炼渣脱硫能力,通过工业试验,对精炼过程精炼渣脱硫进行了研究。结果表明,萤石的加入使精炼渣在碱度、曼内斯曼指数均高于一般管线钢生产推荐值的情况下,仍具有很高的脱硫能力和良好的熔化、流动性能。通过对KTH硫容量模型计算得到的硫分配比进行修正,得到适用于某钢厂管线钢生产的硫分配比预测模型。模型计算值与实测值吻合度高,绝对误差范围在±5%之间的占85%。

高炉CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-TiO_2渣与铁液间硫分配比的热力学模型

炉渣离子与分子共存理论认为,CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣中结构单元或离子对的作用浓度能够像传统意义上的熔渣活度一样表征化学反应能力。通过建立1 773K时高炉CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣中结构单元或离子对的作用浓度控制方程,运用Matlab进行求解,进而建立了该渣系计算渣铁间硫分配比的通用热力学模型。此外,该模型能够定量计算出CaO和MgO各自对渣铁间硫分配比的热力学贡献率。建立的模型的计算结果表明,当TiO2含量增加时渣铁间硫分配比及CaO的热力学贡献率逐渐降低,而MgO的贡献率逐渐上升。

超低碳弱脱氧钢炉渣硫容量和硫分配比探讨

首先简述了现有炉渣硫容量的预测模型,包括光学碱度模型和皇家工学院(kungliga tekniska h9gskolan,简称KTH)模型等,同时提出利用FactSage软件计算炉渣的硫容量,并与前两种模型进行对比。结果表明,这3种模型都能较好地预测RH顶渣的硫容量;利用FactSage软件对超低碳钢钢-渣间的硫分配比进行计算,计算结果与检测结果非常接近。因此,FactSage软件可以用来预测超低碳弱脱氧钢RH(Ruhrstahl-Hereaeus)顶渣的硫容量和钢-渣间的硫分配比,并指导生产实践。同时指出,对于超低碳钢的生产,增大RH顶渣中w(CaO)/w(Al_2O_3)比值,降低渣中(FeO+MnO)和SiO_2的质量分数,可以将钢液中硫质量分数控制在较低水平。

CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-TiO2-（MgO）渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型

炉渣离子与分子共存理论（IMCT）认为,渣中结构单元或离子对的作用浓度能像传统意义上的熔渣活度一样表征化学反应能力。通过建立CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-TiO2-（MgO）渣系结构单元或离子对的作用浓度控制方程,并运用Matlab求解作用浓度,从而建立1 450℃下该渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型。模型计算的硫分配比与文献实测的硫分配比吻合较好,有助于预测熔渣与碳饱和铁液间的硫分配比。通过模型能计算出渣中CaO、Na2O和MgO各自的硫分配比及总的硫分配比,分析总的硫分配比受其他因素影响的变化趋势;计算出渣中CaO和Na2O各自对总硫分配比的贡献率,描述CaO和Na2O各自硫分配比贡献率受其他因素影响的变化趋势。

CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)渣系渣铁间硫分配比热力学模型

为了探明高炉渣系组成对高炉渣脱硫能力的影响,根据分子-离子共存理论,建立了CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)高炉渣系与铁液间硫分配比的热力学模型,利用试验测定值对其进行验证与修正,探究碱度R、w((MgO))/w((Al_(2)O_(3)))和w((Al_(2)O_(3)))对炉渣脱硫能力的影响。研究结果表明,修正后的CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)高炉渣系硫分配比(LS)热力学模型能较好地预测熔渣的脱硫能力,修正后的相对误差为8%,较修正前的相对误差降低了11%;当w((MgO))/w((Al_(2)O_(3)))=0.25~0.45,w((Al_(2)O_(3)))=15%时,随着碱度R的增加,炉渣的脱硫能力(LS)增大;当w((Al_(2)O_(3)))=15%,R=1.15~1.25时,随着w((MgO))/w((Al_(2)O_(3)))的增加,炉渣的脱硫能力(LS)增大;当w((MgO))/w((Al_(2)O_(3)))=0.25~0.45,R=1.20时,随着w((Al_(2)O_(3)))的增加,炉渣的脱硫能力(LS)减小,故高Al_(2)O_(3)条件下应适当增加炉渣中的w((MgO))/w((Al_(2)O_(3)))。

从硫的分配系数谈高炉生产方式的选择

分析了2014年我国部分大型高炉硫的分配系数与炉渣碱度R_3的关系。以硫的分配系数40为界,高于40的炉渣接近前苏联(1987年)高脱硫效率的炉渣,低于40的炉渣接近欧洲1998年的炉渣。认为我国现在的高炉脱硫,尚有较大潜力。提出了,实际高利用系数不一定是低成本生产方式,如果适当放低产量,有可能得到低消耗、长寿命、低成本的生产;提高炉渣脱硫能力,可能是低成本的一个有力措施。