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。

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。

CA_(6)细粉加入量对钢包永久衬用Al_(2)O_(3)-CaO系隔热浇注料抗渣性能的影响

为提高钢包周转过程中的保温性能,钢水冶炼过程常使用保温隔热材料以适应连铸钢水温度的变化,满足炉外精炼和连铸工艺需求。本文选用六铝酸钙(CA6)、97电熔镁砂、氧化铝微粉、白刚玉等为原料,纯铝酸盐水泥为主要结合剂,加入PC60减水剂和有机纤维,制备出用于钢包永久衬的隔热浇注料。探究了CA_(6)细粉加入量对隔热浇注料抗渣性能的影响。试验结果表明:1100℃煅烧后主要有颗粒状的CA_(2)生成,同时在基质内有大量片状的CA_(6);当煅烧温度升至1500℃,试样中的CA_(2)完全转化成了CA_(6),在试样内部仅检测出Al2O3和CA_(6)的特征峰;随着CA_(6)加入量的增加,试样的常温抗折强度和耐压强度呈现先上升后下降的趋势;同时,试样的导热系数呈现下降的趋势;当添加质量分数为10%CA_(6)时,试样的抗渣侵蚀性能较佳。

Al_(2)O_(3)-SiC-C质炮泥侵蚀过程热力学计算及抗渣性分析

炮泥抗侵蚀性能不足会导致高炉出铁时间过短或炉前喷溅等问题,而炮泥所处不可视的“黑盒子”类服役环境,使得炮泥的侵蚀过程难以剖析。针对目前炮泥侵蚀过程模糊的问题,采用FactSage热力学软件计算了1450℃时熔渣对Al_(2)O_(3)-SiC-C质炮泥的侵蚀过程,并利用动态抗渣试验分析了熔渣对其侵蚀不同时间后(侵蚀时间分别为0、8、16、24和32 min)的侵蚀情况。结果表明:在渣对炮泥的侵蚀过程中首先形成钙长石侵蚀物相,继而在Al_(2)O_(3)饱和的液相析出Al_(2)O_(3),形成Al_(2)O_(3)隔离层,进一步侵蚀后炮泥和渣在侵蚀界面形成钙铝黄长石,最终形成的侵蚀物相均会完全向液相溶解;抗渣试验结果与热力学计算结果相符,渣对炮泥的侵蚀中生成的液相和低熔点物相降低了炮泥试样的临界强度,从而导致侵蚀速率加快,侵蚀时间为32 min时,炮泥试样被渣完全侵蚀破坏。

含Al_(2)O_(3)化渣剂对转炉脱磷的影响研究

Al_(2)O_(3)是一种性能良好的助熔剂。在鄂钢转炉的工业试验表明,加入Al_(2)O_(3)后炉渣熔点和黏度随着w(Al_(2)O_(3))的增加逐渐降低。随着渣中w(Al_(2)O_(3))的增加,脱磷率和渣钢间磷分配比呈现先升高后降低的趋势,在3%时达到最大值。使用含Al_(2)O_(3)化渣剂试验后,40炉工业试验炉次转炉石灰消耗平均为30.64 kg/t,与原工艺相比降低了5.14 kg/t,总造渣材料消耗平均降低5.52 kg/t。2023年新工艺较2021年原工艺平均总造渣材料消耗量降低了4.76 kg/t。

n(Bi_(2)O_(3))/n(SiO_(2))对Bi_(2)O_(3)-B2O_(3)-SiO_(2)系光伏玻璃背板油墨微观结构和反射率的影响

随着光伏发射极和背面钝化电池双面双玻组件产业的兴起,光伏玻璃背板用光伏油墨的需求量逐年递增。光伏油墨制备成涂层后,其致密程度将直接影响自身的反射率,进而对光伏电池的光电转化效率产生影响。本文通过改变n(Bi_(2)O_(3))/n(SiO_(2)),探究玻璃熔剂析晶和其对Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃熔剂所制备光伏油墨的影响。采用DSC和Raman对玻璃熔剂的特征行为进行了表征,采用XRD、SEM、色度仪对不同光伏油墨涂层的微观结构和反射率进行了研究,并提出了光伏油墨涂层的光反射增强机制。研究表明,n(Bi_(2)O_(3))/n(SiO_(2))的升高会使[BiO_(3)]和[BiO_(6)]基团含量增多,破坏[SiO_(4)]玻璃网络的能力增强,玻璃熔剂的转变温度和析晶峰温度逐渐降低,玻璃熔剂的析晶能力逐渐增大。在短时间内烤制后的玻璃熔剂涂层中会逐渐析出大量的片状Bi_(2)SiO_(5)晶粒,将其制备成光伏油墨涂层后,涂层的反射率会随着n(Bi_(2)O_(3))/n(SiO_(2))的升高而逐渐升高。当n(Bi_(2)O_(3))/n(SiO_(2))为30∶60时,光伏油墨涂层的反射率在近红外波长范围内可提升到82.66%。这主要是因为油墨涂层中的孔隙和空洞作为异相界面,可促使Bi_(2)SiO_(5)晶粒析出并填充在光伏油墨涂层的孔隙和空洞中,使油墨涂层的致密度提高,从而增强光伏油墨涂层对光线的反射能力。

Al_(2) O_(3)-MgAl_(2) O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1600℃时板状刚玉和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:与板状刚玉骨料相比,Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA 6相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA 6层来阻挡熔渣侵蚀,而且通过尖晶石吸收熔渣中FeO、MnO等物质而降低熔渣的黏度,进而起到抵抗熔渣侵蚀的作用。由Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料替代板状刚玉骨料,浇注料试样的侵蚀和渗透面积百分率均有所降低,尤其在基质和骨料中同时引入尖晶石可更加有效地提高刚玉-尖晶石浇注料的抗渣性能。

不同成核剂对BaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃析晶的影响

铂薄膜是薄膜铂电阻温度传感器的重要组成部分,因其机械强度不高,目前主要采取表面制成一层包封玻璃保护铂薄膜。BaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(BAS)系微晶玻璃具有化学稳定性好、机械强度高、高温性质较稳定等优点,有望将其引入薄膜铂电阻封装领域。本工作分别采用Li_(2)O、ZrO_(2)、TiO_(2)和Y_(2)O_(3)作为BAS系微晶玻璃的成核剂,研究成核剂种类和含量对微晶玻璃析晶的影响。结果表明:对玻璃析晶行为起到促进作用的强弱排序为:Li_(2)O>TiO_(2)>Y_(2)O_(3)>ZrO_(2)。Li_(2)O可显著促进BAS系玻璃析晶,随着Li_(2)O含量的增加,首先析出正交硅钡石相,接着出现六方钡长石相,最后析出单斜硅钡石相;且当Li_(2)O的摩尔分数为1.5%~2.5%时,BAS系玻璃膨胀系数为(7.75~8.13)×10^(-6)/℃,能与铂电阻基底氧化铝陶瓷膨胀系数(7.6×10^(-6)/℃)相匹配。最后,揭示了BAS系微晶玻璃的析晶机理:玻璃中Li_(2)O起到“积聚”作用,夺取玻璃网络结构中的O^(2-),破坏玻璃结构,降低结构的致密程度,从而降低玻璃化转变温度以及玻璃黏度,加快SiO_(2)的迁移,促进玻璃析晶。

Al_(2)O_(3)-Na_(2)O系改质剂对钒钛脱硫渣性能的影响

为解决低温含钒钛铁水脱硫渣液相区小,渣铁分离差、铁损大等问题,运用FactSage热力学软件,结合脱硫调渣试验,探究了Al_(2)O_(3)+Na_(2)O系脱硫改质剂对钒钛铁水脱硫渣脱硫效率、镁单耗及铁损的影响。结果表明,改质剂中添加Al_(2)O_(3)、Na_(2)O,铁水脱硫渣熔点和黏度降低,液相区扩大。同时,在现场应用的基础上提出了改善铁水脱硫渣性能的改质剂配方,即w(CaO)≥40%,w(Na_(2)O)≥15.0%,w(Al_(2)O_(3))≥40.0%。改质剂添加量为脱硫渣渣量的1.2%时,脱硫效率最高。

B_(2)O_(3)对无氟CaO-Al_(2)O_(3)-BaO基保护渣性能的影响

借助高温物性测试仪、黏度仪、原位热分析仪及傅里叶变换红外光谱仪等,研究了B_(2)O_(3)含量对无氟CaO-Al_(2)O_(3)-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能的影响。结果表明,当B_(2)O_(3)含量为7%时,无氟CaO-Al_(2)O_(3)-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能最佳。

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.

精炼渣Al_(2)O_(3)含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响

为研究中等碱度精炼渣中Al_(2)O_(3)含量对钢洁净度和夹杂物的影响,在1873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al_(2)O_(3)含量的CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明,渣-钢反应后,夹杂物类型由反应前的MgO-Al_(2)O_(3)-MnS复合类转变为中心为MgO-Al_(2)O_(3),边部为MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO(-MnO)系的包裹体复合类;形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al_(2)O_(3)含量的增加,夹杂物中Al_(2)O_(3)含量显著增加,MgO含量减少,其他组分含量变化不大;夹杂物尺寸呈现增大的趋势;夹杂物数量密度增大,钢的洁净度降低。该试验条件下,当w(Al_(2)O_(3))≈20%时,夹杂物数量密度最小,钢液的洁净度最高。基于试验结果,对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

Al_(2)O_(3)对超高碱度连铸保护渣理化性能的影响

Al_(2)O_(3)是一种两性氧化物,在高碱度条件下呈现酸性氧化物特征,而在低碱度条件下表现出碱性氧化物的行为,是冶金熔渣中常见的一种组元.以超高碱度保护渣(综合碱度R=1.75)为研究对象,分析了Al_(2)O_(3)对保护渣流动特性、熔化特性和凝固特性的影响规律.研究结果显示:渣中Al_(2)O_(3)质量分数每增加1%,熔化温度上升5℃左右,转折温度下降12℃左右,开始结晶温度平均下降11℃左右.平均结晶速率随渣中Al_(2)O_(3)质量分数的增加而减小.且随着Al_(2)O_(3)质量分数的增加,保护渣结晶矿相中晶体比例逐渐降低,但晶体保持枪晶石的种类不变.

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。

空气气氛条件下CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃的相平衡关系

采用热力学平衡实验,结合SEM⁃EDS等检测方法,确定了空气气氛条件下CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃的相平衡关系,并绘制出该渣系的等温相图.在空气气氛条件下,CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃时存在着三种三相平衡(CA+CA2+CeO_(2),L+CaO+CeO_(2),L+CA+CeO_(2))和两种两相平衡(L+CeO_(2),L+CaO),根据各平衡相关系划分了相应相区,且CeO_(2)在该渣系中的最大溶解度为28%(质量分数).

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。

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。

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。

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。