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-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 %。

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。

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。

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。

Al_2O_3-CaO基预熔精炼渣吸收Al_2O_3夹杂的动力学研究

通过改进的粘度测试装置 ,测试和研究了成分 (% )为 :4～ 10MgO ,34～ 39Al2 O3,33～ 4 2CaO ,3～9CaF2 ,8SiO2 ,1 3～ 8 7SrO精炼渣中Al2 O3圆柱体旋转线速度对Al2 O3夹杂熔解速度的影响和Al2 O3在渣中的熔解速度常数。结果表明 ,降低精炼渣粘度和减少渣中初始Al2 O3含量 ,有利于提高精炼渣吸收Al2 O3的能力。

B_2O_3作助熔剂对CaO基精炼渣系熔化温度的影响

研究了B_2O_3对低碱度[(CaO)/(SiO_2)=3～4]和高碱度[(CaO)/(SiO_2)=5～7.5]两个系列CaO基精炼渣熔化温度的影响。结果表明,用B_2O_3比用Al_2O_3和CaF_2更有效降低CaO基精炼渣系的熔化温度,对低碱度渣系,B_2O_3替代渣中的部分CaF_2、Al_2O_3以及SiO_2,都能有效降低渣的熔化温度;对高碱度渣系,B_2O_3替代CaF_2作助熔剂时,可实现在高(CaO)/(SiO_2)和(CaO)/(Al_2O_3)下造具有超低熔化温度的CaO基精炼渣,既可提高造渣速度,又可提高渣的脱硫磷能力和吸收硅、铝脱氧产物的能力。

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。

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%。

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)>1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.

CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

为研究硼泥质量分数对CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200℃时,当硼泥质量分数从5%增加到15%时,渣系的黏度从3.0 Pa·s以上降低到0.5 Pa·s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO·SiO_2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca_(14)Mg_2(SiO_4)_8,Ca_5MgSi_3O_(12)和Ca_3Mg(SiO_4)_2,还有少量的CaO·B_2O_3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.

Al_2O_3-SiC-C耐火材料抗CaO-SiO_2-K_2O渣侵蚀性能研究

研究了Al2O3-SiC-C耐火材料的抗CaO-SiO2-K2O渣侵蚀性能,以及添加Cr2O3对Al2O3-SiC-C材料抗渣侵蚀性能的影响。研究结果表明:CaO-SiO2-K2O熔渣对Al2O3-SiC-C材料具有明显的侵蚀作用;在Al2O3-SiC-C材料中添加适量的Cr2O3可以有效地抑制CaO-SiO2-K2O熔渣向耐火材料内部的渗透,降低耐火材料的侵蚀速度。

12CaO·7Al_2O_3型精炼合成渣物性与脱硫试验

对近两年从国外发展起来的新型精炼合成渣 12 Ca O· 7Al2 O3的烧成工艺、物性和脱硫能力进行了试验研究。结果表明 ,该渣系原料来源广泛 ,成本较低 ;以 12 Ca O· 7Al2 O3为低熔点相 ,具有较低的熔化温度 ,在精炼温度下具有较好的流动性 ;由于具有很高的碱度和 Al2 O3含量 ,因而具有较强的脱硫能力和吸附铝脱氧产物的能力 ,并且在精炼过程中还可配加大量石灰 ,进一步提高其脱硫能力 。

42CrMoA钢CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系夹杂物低熔点区域的控制

为了对42CrMoA钢Ca（3-SiOzMgO—A12O3系夹杂物低熔点区域进行控制，利用热力学计算软件FactSage计算了1873K温度下的42CrMoA曲轴钢钢液与CaO—SiOz—MgO—A12O3。系夹杂物之间的平衡。结果表明：CaO-SiO2一MgO-A12O3系夹杂物的低熔点区域面积最大，w（Ca0）、w（MgO）和w（A12O3）对夹杂物低熔点区域的影响较为显著；夹杂物的成分落在低熔点区域内，各氧化物的活度应控制在CaO0．0010．1、SiOz0．0010．009、MgO0．0010．09、A12030．0010．09范围内；与之平衡的钢液中[0]和[A1]的质量分数分别为（5～15）×10“和（1～13）×10。

CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3渣系对高磷铁水脱磷行为的影响

以w(P)=0.48%的高磷铁水为研究对象,采用高温热态实验研究1400℃时CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的脱磷行为,分析碱度、渣中Fe2O3与Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系脱磷的影响。结果表明:随着碱度逐渐增大,渣系脱磷率呈先逐渐增大后略有降低的变化趋势,主要是由于自由O^2-和Ca^2+的引入促进了磷氧络离子PO4^3-及Ca^2+-PO4^3-弱离子对的进一步生成;随着Fe2O3含量的增加,渣系脱磷率逐渐升高,渣中的Fe2O3加速了氧化钙的熔化速度,同时使渣系的氧化性提高,进而使渣系脱磷能力提高;w(Al2O3)=1%~3%时,渣系脱磷率维持在77%左右,进一步增大渣中Al2O3含量,渣系脱磷率逐渐下降,主要原因在于Al2O3改变了渣中液相比例,进而影响了脱磷反应物与产物在渣-金间的传质过程。

12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的试验研究

从理论上简要分析了12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的原理,在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和吸附非金属夹杂物进行了研究。效果显示:12CaO·7Al_2O_3具有较高含量的CaO和Al_2O_3,能够吸附大量的铝脱氧产物-Al_2O_3,而且在吸附钢液中Al_2O_3夹杂物后,不会造成精炼渣成分波动太大,比较适用于铝脱氧钢。

12CaO·7Al_2O_3无氟预熔精炼渣脱硫的试验研究

在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和12CaO·7Al_2O_3基精炼渣脱硫能力进行了研究。效果显示:CaO和Al_2O_3按分子比12∶7混合,经预熔温度1 520℃处理后,可获得12CaO·7Al_2O_3精炼渣。12CaO·7Al_2O_3预熔精炼渣,随温度的升高、渣量的增加和处理时间延长,脱硫率相对增大,12CaO·7Al_2O_3无氟精炼渣合适的加入量4%,处理温度1 590℃,处理时间15min。

ICP-AES法测定复合预熔精炼渣中Al_2O_3,CaO,SiO_2,MgO

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法实现了复合预熔精炼渣中Al2O3,CaO,SiO2,MgO的快速联测,对试样的分解、仪器工作条件的选择、谱线的选择以及基体干扰的消除进行了研究。通过精密度试验、不同方法之间的对比,结果表明该方法准确、可靠、快速,结果令人满意。

浅谈CaO—Al2O3基预熔精炼渣在石油套管钢J55精炼过程的应用

本文研究分析了CaO-Al2O3基预熔精炼渣对120TLF炉生产石油套管钢J55精炼过程去夹杂的影响。经过现场试验和成材金相分析证明：控制转炉出钢过程的下渣、带渣现象、精炼渣成分（％）保持在CAO：50—60，Al2O3：25—30，Si02：5-10，CAF2：3-5，CaO-Al2O3 1．5—2．5范围内，能够有效地去除钢液中的非金属夹杂，特别是对B类和C类夹杂起到了很好的控制作用，满足了用卢对产品确要求，

α-Al_2O_3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。