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 %。

氧化铈对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃烧结和性能的影响

采用烧结法制备添加氧化铈的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃材料,并对其进行差热分析(DTA)、X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)观察和性能测试。结果表明:添加少量氧化铈能够降低玻璃的玻璃转变温度和析晶峰值温度,促进玻璃粉体的烧结致密化,但氧化铈加入量过多将会阻止玻璃的烧结和晶化;氧化铈的最佳添加量(质量分数)为5%;随着氧化铈含量的增加,样品的介电常数呈"N"字形变化,而样品的介电损耗则表现为先减小后稍微增加的变化趋势。样品的热膨胀系数随氧化铈含量的增加基本呈下降趋势。添加5%氧化铈的样品在925℃烧结后,其相对密度达99.1%,其介电常数、介电损耗和热膨胀系数分别为6.7、0.09%和3.42×10-6K-1。

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。

低碳低合金钢中CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO系夹杂物熔化温度的控制

通过FactSage计算分析低合金钢中CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物的熔点和低熔点区域的控制范围;并与热丝法试验结果对比发现,在低于1 500℃时,利用FactSage预测该四元夹杂物熔化温度是可行的,计算熔点与热丝法所测结果的偏差小于4%。夹杂物液相区的变化规律为,随着MgO,SiO2和Al2O3含量的增加,夹杂物低熔点区域面积都是先增大后减小;随着CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域有2次先增大后减小的变化过程。控制CaO-Al2O3-SiO2-MgO系中w（CaO）为40%~50%,w（Al2O3）在15%~25%之间,w（MgO）为5%~8%。可获得最大范围的低熔点区域。当w（MgO）为8%时,为满足熔化温度≤1 500℃,减少中间包水口结瘤,须控制最佳CaO与Al2O3质量比为1.0~1.6,SiO2质量分数为10%~15%。

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。

CaO-Al_2O_3-SiO_2系粉煤灰微晶玻璃的制备及其性能

以粉煤灰为主要原料,Si O2、Na2CO3、Mg O、Ca O、Zn O、Ca F、硼酸等为辅助原料,采用两步烧结法制备Ca O-Al2O3-Si O2系粉煤灰微晶玻璃。通过差热分析、X射线衍射和扫描电镜等分析测试方法对所制备粉煤灰微晶玻璃的微观结构和性能进行了研究,并利用修正的Johnson-Mehl-Avrami方程和Augis-Bennett方程计算了粉煤灰微晶玻璃析晶活化能和晶化指数。结果表明,不同配方的粉煤灰微晶玻璃均为体积晶化,主晶相为副硅灰石,呈短柱状,为单斜晶系;副晶相为钙长石,为三斜晶系;在5组配方中,Ca O/Si O2为0.33时,粉煤灰微晶玻璃的性能相对较优,Al2O3/Si O2为0.19时,粉煤灰微晶玻璃的活化能相对较小小,析晶过程容易发生。

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。

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。

核化温度对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化行为的影响

利用DTA技术测定了某一配方的CaO-Al2O3-SiO2系玻璃的玻璃转变温度(Tg)与玻璃晶化温度(Tp),在Tg温度稍上,进行了不同温度的预核化处理。经预核化处理后的试样的DTA和SEM分析结果表明,随预核化温度的增加,晶化峰向低温方向移动,表明析晶能力在增强。在晶化温度稍上热处理,玻璃表面析晶,玻璃从表面到内部长成粗大的柱状晶,并以树枝状方式生长。在玻璃内部,尺寸细小的等轴晶镶嵌在玻璃相中。

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。

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。

Al_2O_3-SiO_2-CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响

在实验室采用Al_2O_3坩埚硅钼管式炉研究了(/%)38.5～45.8CaO-38.2～42.0SiO_2-8～15Al_2O_3-8MgO精炼渣系的成分和碱度(1.0～1.2)对55SiCrA弹簧钢(/%:0.53C、1.50Si、0.70Mn、0.69Cr、0.008P、0.003S、0.005Als)中夹杂物形态的影响,并用Factsage热力学软件对夹杂物成分进行热力学计算和分析在三元相图中的分布。结果表明,夹杂物中Al_2O_3含量随精炼渣中Al_2O_3含量的增加而增加,当渣碱度为1.2,Al_2O_3为8%时钢中夹杂物分布在Al_2O_3-SiO_2-MnO相图低熔点区域,夹杂物中Al_2O_3含量为30%～40%。热力学计算表明,渣碱度1.0～1.2时,对应的钢中Als为0.008%与试验结果吻合。因此用1.0～1.2低碱度和≤8%Al_2O_3精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。

Y_2O_3掺杂CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的研究

在CaO-Al2O3-SiO2(CAS)系统微晶玻璃中引入稀土氧化物Y2O3,结合XRD、SEM等测试手段,研究了Y2O3的引入对微晶玻璃烧结过程、微观结构以及性能的影响。实验结果表明:随着Y2O3的引入,微晶玻璃烧结温度降低,烧结时间变短。当Y2O3质量分数为3.25%时,CAS微晶玻璃具有最佳的制备工艺和最好的力学性能。

MnO-SiO_2-Al_2O_3渣系作用浓度的计算模型

基于炉渣结构的共存理论,建立了MnO-SiO2-Al2O3三元渣系作用浓度的计算模型,考察了影响MnO作用浓度的影响因素。结果表明:模型计算所得的MnO作用浓度值NMnO与文献实测值aMnO(exp)非常吻合,且计算精度要高于正规溶液模型获得的计算值aMnO(cal),说明该模型能够反映该渣系的结构本质。利用此模型可以很好地预测Mn/Si脱氧钢的夹杂物成分,为生产高质量的帘线钢提供热力学参考。