B_(2)O_(3)对CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元保护渣熔体结构的影响

通过分子动力学方法对非反应性保护渣CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元渣系进行了模拟,构建了熔渣的网络结构模型,研究了渣系中B_(2)O_(3)的含量对保护渣熔渣微观结构的影响规律。结果表明:B在网络中与O的结合能力最强,且能够起到简化网络和平衡过剩电荷的作用;Al在熔体中主要以4配位形式存在,同时存在少量高配位Al-O结构,B_(2)O_(3)的含量为5%时,熔渣中[AlO_(4)]含量最高;随着B_(2)O_(3)含量的增多,熔渣网络结构聚合程度降低,复杂Al-O结构减少,熔渣微结构的有序性增加。

CaO-SiO_2-Al_2O_3渣系连铸保护渣结构的拉曼光谱研究

在高铝钢连铸过程中,钢水中的Al与CaO-SiO2基连铸保护渣中的SiO2反应导致保护渣中SiO2含量降低而Al2O3含量大幅增加,CaO-SiO2基转变为CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣而影响高铝钢连铸,所以研究CaO-SiO2基向CaO-SiO2-Al2O3基保护渣转变过程中结构上发生的变化有助于开发出满足高铝钢连铸需求的保护渣。本文利用拉曼光谱研究了CaO-SiO2基和CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣的结构特点。研究结果表明,CaO-SiO2基保护渣主要由Q0,Q1,Q2和Q3等微结构单元构成的硅酸盐网络结构;当转变为CaO-SiO2-Al2O3基保护渣后,渣样中的网络破坏体优先用于破坏硅酸盐网络结构,当渣中SiO2含量较低时,部分网络破坏体会促进Al 3+形成[AlO4]四面体结构。渣中生成的[AlO4]四面体会进入硅酸盐网络结构形成铝硅酸盐网络结构,以Al-O-Al或Al-O-Si等方式连接,导致渣样结构变得复杂多变。使用Li2O对Na2O和CaO对MgO等摩尔替代研究表明相同价态离子之间的替换能够改变[AlO4]四面体在硅酸盐网络结构上的连接方式,导致CaO-SiO2-Al2O3基保护渣渣样结构易受成分变化而改变;CaF2对CaO等摩尔替代研究发现,当渣中CaF2小于13mol%,CaF2促进渣样网络结构解体,当高于13mol%时,CaF2又会导致渣样聚合度增加。由此可见,在设计CaO-SiO2-Al2O3基保护渣时,既要考虑不同种类离子对渣样结构产生的影响,又要考虑离子含量的影响。

CaO-B_2O_3-SiO_2-TiO_2系保护渣配位结构的计算模拟

针对新型无氟保护渣CaO-B2O3-SiO2-TiO2四元渣系,采用分子动力学模拟的方法,对该保护渣系的微观结构进行了模拟计算,分析了CaO-B2O3-SiO2-TiO2渣系的配位结构,并考察了TiO2含量对保护渣配位结构的影响规律。研究表明:该渣系中硼的配位结构只存在三配位的三角体和四配位的四面体,而Ti与O之间主要以六配位的八面体结构形式存在;随着TiO2含量的增加,保护渣微观结构中Si、B、Ti的配位形式将发生明显变化,分别向四配位结构、三配位结构及五配位结构转化。

CaO-Al2O3渣系对20CrMoH齿轮钢中总氧和硫的影响

研究分析了CaO-Al_2O_3精炼渣系对140 t LD Al直接脱氧齿轮钢T[O]和[S]的影响。结果表明,控制钢包渣中CaO/Al_2O_3为2.5,可使T[O]降低到0.001 3%;当渣中CaF_2为5%,CaO/Al_2O_3为2～3时,能够增强炉渣吸收氧化物夹杂的能力;当(SiO_2)增至6%～9%时,其含量变化对炉渣脱硫性能影响不大。当(SiO_2)为5%～10%时,较佳的精炼渣成分为(%):60～65 CaO、20～30 Al_2O_3、5～10 MgO、5 CaF_2。

B_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-CaF_2五元精炼渣系熔化特性的影响

通过半球点法研究了B2O3对40．5％-70．0％CaO-19％-45％Al2O3-SiO2-MgO-CaF2五元渣系熔化温度和完全熔化时间的影响。实验结果表明,当渣中CaO含量为40．5％～60％,CaF2 2％-10％,(B2O3％)/ (CaF2％)为0．17～0．33时,渣系的熔化温度较不加B2O3的五元渣平均降低30℃,完全熔化时间平均降低49 s。合适的多元脱硫精炼渣系的成分为60％CaO,19％-30％AlO3,≤10％(MgO+SiO2),2％～6％CaF2, (B2O3)／(CaF2)=0．17。

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.

CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2-CaF_2渣系RH脱硫动力学实验研究

采用动力学分析和真空感应炉实验的方法对RH深脱硫工艺进行了研究。结果表明：RH深脱硫主要受钢液和炉渣的初始硫含量、表观传质系数和钢-渣质量比的影响;当钢中的初始硫含量约为0.01%时,终点[S]含量可以降至0.003%以下,平均脱硫率为81.2%;模型预测值与实际检测值误差在±2×10^-6以内的比例为82.9%,模型预测值与实验值较为接近;实验室RH脱硫的限制性环节为硫在钢水中的传质,渣量控制在5%～8%时,增加钢-渣界面的反应面积与硫的传质速度可以提高脱硫效率,脱硫效果良好。

CaF_2对CaO-Al_2O_3渣系熔点影响测定

CaO-Al2O3渣系是钢水精炼最常用的渣系,该文通过实验确定了CaO含量为55%、Al2O3含量为45%、CaF2含量为9%的精炼渣渣组成半球点及流动点最低,分别为1339℃和1351℃。在相同的精炼温度下,其过热度和流动性最好。

CaO-Al_2O_3基精炼渣对钢液脱氧的影响

在 Mo Si2 炉上用二次正交回归实验方法进行了 Ca O- Al2 O3 基精炼渣对钢液脱氧影响的实验研究。发现精炼渣与钢中溶解氧的平衡时间为 2 0～ 30 min、平衡溶解氧含量为 0 .0 0 0 8%～0 .0 0 12 %,并得到了精炼渣在不同成分下的钢液全氧含量。另外 ,通过二次正交回归处理 ,得到了钢液全氧含量与精炼渣的光学碱度、渣中 Al2 O3 含量和 Ca F2 含量之间的关系式 ,并发现如下规律 :随着精炼渣光学碱度的提高 ,钢液全氧含量几乎呈直线减小 ;在用铝脱氧的条件下 ,钢液全氧含量基本上随精炼渣中 Al2 O3 含量的增加而增大 ;随着精炼渣中 Ca F2 含量的增加 ,钢液全氧含量呈先增大、后减小的趋势。本实验条件下最佳的渣系组成为 Ca O 5 7.2 9%,Al2 O3 9%,Mg O 10 %,Si O28.71%,Ca F2 15 %。

B_2O_3在稀土钢连铸保护渣中作用机制的研究

采用正交实验设计原理设计保护渣的组成,研究B2O3对稀土钢连铸保护渣的粘度、熔化温度和组织结构的影响,提出了B2O3在稀土钢连铸保护渣中的合适含量。结果表明,B2O3可抑制熔渣中高熔晶体铈钙硅石的生成,增强保护渣吸收稀土氧化物的能力,保证保护渣吸收稀土氧化物后理化性能的稳定。B2O3含量为6%的保护渣吸收15%的RExOy后仍能保证稳定的理化性能。

CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O渣系作用浓度计算模型

基于炉渣结构共存理论,建立1523～1733K时的CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O五元渣系作用浓度计算模型,对成分(质量分数)波动范围为CaO5%～20%,FeO5%～50%,Cu2O5%～25%,SiO25%～45%,Fe2O35%～70%的炉渣,计算1523和1573K时的各组元作用浓度,考察碱度和温度对活度系数Cu2Oγ和γFeO的影响,并对所得数据进行非线性回归分析。研究结果表明,理论计算值NCu2O与文献实测值Cu2Oα之间的相对误差小于10%,且随渣含铜增加呈直线上升的趋势一致,说明模型能较好地反映本渣系的结构本质;CaO能降低炉渣的溶铜能力,增强炉渣的溶铁能力。该模型的建立为采用铁酸钙渣系的炼铜新工艺热力学研究提供了理论依据。

含B_2O_3无氟连铸保护渣物理性能的研究

常规保护渣中配入的助熔剂一般是氟化物和Na2 O ,但二者都对环境产生严重污染。为此试验研究了含助熔剂B2 O3保护渣及其熔点、粘度、结晶性能和表面张力等物理性能。试验表明,当保护渣碱度(CaO/SiO2 )等于0 . 88,成分( % )为3 7 .91CaO 43 0 9SiO2 5Al2 O3 5MgO 2Li2 O 7B2 O3时的熔点90 9℃,熔化性温度1 1 60℃,1 3 0 0℃粘度值0 . 40Pa·s,1 3 0 0℃表面张力值0 .3 2N/m ,能满足常规钢种和部分特殊钢种对连铸保护渣的使用要求。

FeO含量对SiO_2-CaO-Al_2O_3-MgO(-FeO)酸性渣熔化温度的影响

基于熔渣离子理论,利用导电法在高纯氩气保护下测定SiO2-CaO-Al2O3-MgO(-FeO)酸性渣(二元碱度R=0.6)的熔化温度,考察FeO含量对酸性渣熔化温度的影响。结果表明,FeO的加入可以降低酸性母渣SiO2-CaO-Al2O3-MgO的熔化温度,且渣中FeO含量越大,渣样熔化温度越低;当渣中FeO含量低于20%时,随着FeO含量的增加,渣样熔化温度降低幅度较大;当渣中FeO含量高于20%时,随着FeO含量的增加,酸性渣熔化温度降低趋势变缓。

MgO对CaO-Al_2O_3-MgO熔渣性能影响的实验研究

为探讨Mg O在Ca O-Al2O3-Mg O熔渣中的作用机理,通过高温实验,研究Mg O对Ca O-Al2O3-Mg O渣系熔点、黏度以及表面张力的影响。结果表明：熔渣的软化温度、半球点温度和流动温度随Mg O含量的增加均呈现出先降低后升高的变化规律,当w（Mg O）为6%～12%时,渣系熔点较低而且熔渣软化区间相对较小;当w（Mg O）为8%时,渣样的黏度值相对较低,而黏度波动幅度和相对波动范围则在w（Mg O）分别为4%和8%时最小;随着Mg O含量的增加,熔渣的表面张力在不同温度下变化规律略有不同,当w（Mg O）为6%时,熔渣的表面张力均出现了最低值,随温度的升高,熔渣的表面张力呈减小的趋势。

高铝TRIP钢连铸过程中保护渣中Al_2O_3含量的变化对渣膜传热的影响

高Al含量TRIP钢在连铸过程中钢液中的[Al]易与保护渣中的SiO2发生反应,使保护渣中Al2O3含量从3%快速增加至30%左右,导致保护渣的传热性能发生改变,影响连铸坯的质量和连铸工艺操作。利用结晶器保护渣渣膜热流模拟仪研究Al2O3含量对Al-TRIP钢保护渣传热的影响,并利用扫描电镜、X射线衍射仪分析渣膜的结晶相。结果表明:当Al2O3含量从3%增加到20%时,保护渣的热流密度显著降低;当保护渣的Al2O3含量从20%增加到30%时,保护渣的热流密度先增加后减少;随w(Al2O3)/w(SiO2)比值的增大热流密度逐渐降低,并且在本实验条件下保护渣中会析出CaF2晶体。

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的结晶温度

通过差热分析仪测定了CaO SiO2 Na2 O CaF2 Al2 O3 MgO系连铸结晶器保护渣的结晶温度。在本实验渣系条件下 ,连铸保护渣的结晶温度随着渣中CaO SiO2 值、Na2 CO3含量、CaF2 含量和MgO含量的增加而升高 ,随着渣中Al2 O3含量的增加而降低。化学成分通过改变粘度 ,来影响晶核形成速度和晶体成长速度 ,从而决定了连铸保护渣的结晶性能。

温度和气氛对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系FetO活度的影响

采用Mo|Mo+MoO2|ZrO2(MgO)|Fe+(FetO)+Ag|Fe固体电解质电池测定不同温度和气氛条件下定组成CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的FetO活度。结果表明,当Ar作为保护气氛时,温度由1 673 K升高到1 785 K,炉渣的FetO活度变化不明显。当气氛中CO,CO2和Ar组成固定时,炉渣的FetO活度随温度的升高而增大。温度为1 673 K时,炉渣的FetO活度随着气氛中CO2/CO的增加而增大。温度和气氛对渣系FetO活度的影响均通过体系的O2分压实现。

组分含量对CaO-MgO-SiO_2-Al_2O_3四元精炼渣系黏度的影响

采用三元二次正交设计方法,利用熔体物性综合测定仪对碱度(CaO/SiO_2)1.2～6.0,MgO 1.9%～10%,Al_2O_3 6%～29.1%的CaO-MgO-SiO_2-Al_2O_3四元精炼渣系的黏度进行了测试和研究。实验结果表明.该四元渣1 500℃的黏度为0.129～4.612 Pa·s,随碱度增加,该精炼渣系的黏度先略有下降后快速增加;随MgO含量增加,该渣系黏度呈现快速降低后略有上升的趋势;随Al_2O_3含量增加,该渣系黏度快速降低。综合来看,碱度为4～5、MgO 4.5%～5.5%、Al_2O_324%～27%时,该精炼渣系黏度(≤1.0 Pa·s)较为适宜,具有较好的流动性,促进渣-金之间的反应,提高吸附夹杂物的能力,并为脱硫创造有利的动力学条件。

CaF_2和B_2O_3对中碳钢连铸结晶器保护渣物理性能的影响

用B_2O_3作为含氟渣中CaF_2的替代熔剂,在保证两结晶器保护渣具有相近粘度和熔化温度的基础上,研究了成分为(%):31.1～35.5CaO、33.9～38.5SiO_2、12Al_2O_3、3MgO、5Na_2O、6～15CaF_2的含氟结晶器保护渣和(%):33.5～35.5CaO、36.5～39.5SiO_2、4Al_2O_3、5MgO、8～15Na_2O、2Li_2O、2～6B_2O_3的无氟结晶器保护渣的结晶温度、结晶能力以及对结晶器控制传热的影响。结果表明,8Na_2O-6B_2O_3无氟渣与5Na_2O-15CaF_2的含氟渣有相近的粘度和熔化温度,并对结晶器控制传热有相似的作用。

连铸保护渣吸附Al_2O_3夹杂能力的研究

研究了保护渣吸附不同质量分数Al2O3夹杂对其熔化温度、黏度、表面张力和结晶性能的影响.实验结果表明,保护渣吸附Al2O3夹杂后,熔化温度上升,黏度增加,表面张力有下降的趋势;当碱度在0.85～1.17时,保护渣吸附夹杂后熔化温度和黏度变化幅度不大,具有较好的吸附能力;碱度在0.92～1.07时,保护渣表面张力的变化较小,有利于夹杂物的吸附,是保护渣吸附夹杂物的适宜碱度范围;随Al2O3夹杂的增加,渣中枪晶石和硅灰石数量减少.