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浅析LF炉脱硫精炼渣【摘要】随着现代科学技术和工业的发展，对钢材质量（如纯净度）要求越来越高，用普通炼钢炉冶炼出来的钢水已经难以满足其质量的要求。
另外，连铸技术的发展，对钢水的成分、温度和气体的含量等也提出了更严格的要求。
于是就产生了各种将初炼钢水进行炉外精炼的方法。
LF精炼法是其中最常用的一种。
本文对LF法中常用的几种脱硫渣系（如CaO- CaF2、CaO-Al2O3、CaO-Al2O3-CaF2、BaO-MgO-Al2O3-SiO2）的组成及其冶金功能等进行研究与探讨，对精炼渣的发展前景和方向作出展望，为以后精炼渣的开发研究提供了依据和参考。
【关键词】LF精炼渣；脱硫；碱度LF法就是在非氧化性气氛下，通过电弧加热、造高碱度还原渣，进行钢液的脱氧、脱硫、合金化等冶金反应，以精炼钢液。
钢包底部的吹氩搅拌，使钢液与所造的精炼渣充分接触，强化精炼反应，有效去除杂质，促进钢液温度和合金成分的均匀化，为连铸提供温度、成分准确均匀的钢水，协调炼钢与连铸的节奏。
LF合成渣精炼可以更好完成脱硫、脱氧、去除夹杂的任务，从而得到纯净钢水。
1、LF法的精炼原理LF法的工作原理：钢包到站后，将钢包移到精炼工位，加入合成渣料，降下石墨电极插入熔渣中对钢水进行埋弧加热，补偿精炼过程中的温降，同时进行底吹氩搅拌。
LF精炼法通过强化热力学和动力学条件，使钢液在短时间内得到高度净化和均匀。
造白渣进行钢水精炼，可生产超低硫钢和低氧钢。
因此，白渣精炼是LF炉工艺操作的核心，也是提高钢水纯净度的重要保证。
白渣精炼的工艺要点是：①挡渣出钢，控制下渣量小于5kg·t-1钢；②钢包渣改质（一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣），控制钢包渣碱度大于2.5～3，渣中W（FeO+MnO）含量小于1.0～3.0%；③保持熔渣良好的流动性和较高的渣温，确保脱硫、脱氧效果；④控制LF炉内为还原性气氛，避免炉渣再次氧化；⑤适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具有较高的传质速度。
CaO—MgO—FeO—Al2O3-Si02-P2O5熔融还原渣熔化温度的研究1. 研究背景介绍熔融还原渣及其在冶金炼钢中的应用，以及该渣的物化性质、成分组成及熔化温度的重要性。
2. 实验材料及方法详细介绍实验中使用的CaO—MgO—FeO—Al2O3-Si02-P2O5熔融还原渣样品的制备方法，包括化学试剂的选择、样品制备步骤和实验条件等。
3. 结果分析描述实验结果，分析熔融还原渣熔化温度与样品成分组成之间的关系，并使用统计学分析方法进行数据处理和统计。
4. 讨论与结论通过对实验结果的讨论和分析，总结研究结论，并对CaO—MgO—FeO—Al2O3-Si02-P2O5熔融还原渣的熔化温度特点、影响因素及应用前景进行探讨。
5. 研究展望展望未来的研究方向，包括对熔融还原渣的其他性质及其应用的深入研究，以及渣样品制备方法的改进和实验条件的优化等。
同时，论文也提出了未来需要解决的问题及其解决思路。
熔融还原渣因其重要的冶金应用而备受关注。
熔融还原渣是指在高温条件下，将含铁矿石和还原剂一起还原后形成的渣。
这种渣通常用于制备钢铁，清除渣中的杂质，调节钢的成分及铁水的温度等。
因此，研究熔融还原渣的物化性质、成分组成及熔化温度等特征非常重要。
在钢铁冶炼过程中，熔融还原渣对于冶炼的质量和效率有着重要的影响。
熔融还原渣中的各种氧化物、还原物及金属元素的含量和比例会对其基本物理和化学特性产生明显影响。
因此，了解渣的成分及特点对于合理调控冶炼过程、优化冶金工艺、降低生产成本的重要性不言而喻。
熔融还原渣的熔化温度是研究中非常重要的参数，可以指导钢铁冶金的实际操作和调节，有助于生产过程中的精细管理与控制。
熔融还原渣的熔化温度受到许多因素的影响，如温度、压力、样品成分组成等。
因此，研究温度对渣熔化的影响不仅对于提高钢铁冶炼的质量和效率有着重要的意义，也是开展熔融还原渣研究中的一个必要方面。
本论文主要从研究熔融还原渣熔化温度的角度入手，探究CaO—MgO—FeO—Al2O3-Si02-P2O5熔融还原渣的熔化温度特点及其影响因素。
29五元渣密度及在镍基合金工业熔炼的应用Density of Pentary Slags and Application in Nickel Base Alloy Electroslag Remelting供稿|刘立1，赵俊学2，丁五洲1，陈峰1，李小孟1 / LIU Li 1，ZHAO Jun-xue 2，DING Wu-zhou 1，CHEN Feng 1，LI Xiao-meng 1DOI: 10.3969/j.issn.1000–6826.2018.05.008作者单位：1. 宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014；2. 西安建筑科技大学，西安 710000电渣重熔(Electro Slag Remelting)是把用一般冶炼方法制成的钢或其他合金进行二次精炼的工艺。
电渣重熔的原料是自耗电极，自耗电极可以是铸造的、锻造的、或者焊接的。
在重熔过程中电极被通过电流的渣池加热并熔化掉。
电渣冶金过程是金属电极熔化、熔滴形成过渡到滴落、形成金属熔池和金属结晶的过程。
电渣重熔金属能有效精炼熔渣，熔渣温度高，有利于金属与熔渣之间进行反应，所获得的金属锭中非金属夹杂物含量低，残留夹杂物分布均匀[1-3]。
电渣冶金产品金属纯净、组织致密、成分均匀、表面光洁，产品使用性能优异。
对产品的微量化学成分、夹杂物形态及性质、晶粒尺寸、结晶方向、显微偏析、碳化物颗粒都能予以控制。
CaF 2-CaO-Al 2O 3-SiO 2-MgO 五元渣系在钢铁冶金、有色冶金等高温熔炼过程应用广泛，目前关于这方面的研究报道较少。
本文通过正交实验系统研究了CaF 2-CaO-Al 2O 3-SiO 2-MgO 五元渣系温度从1470℃降到1320℃时，密度随温度的变化规律，为中试实验、实际工业生产提供理论依据。
实验材料实验材料为化学试剂：CaF 2(白色结晶性粉末)、2018年第5期301986—2018电渣冶金表1试剂成分实验结果及分析按照正交实验设计方法，通过设计5元素4水平的正交实验，进行熔渣密度影响因素的测定。
图1 熔速测定组合系统2 渣系熔点的测定2.1 试样准备（1）实验中CaO使用含量96.5％活性石灰，A12O3和CaF2均使用分析纯试剂。
分别放入QM-A型实验用轻型球磨机磨碎，用200目铜筛筛分，取粒度大于200目部分；（2）因此将三种渣成分按照表1分别进行配料，其中Ca F2为CaF2/（CaO＋A12O3）％，并均匀混合；（3）将12组均匀混合粉末分别放入模型器，压制成ф3 mm×3 mm的圆柱形试样各三份，放入烘干箱中烘干备用。
①作者简介：王杏（1984—），男，汉族，硕士，宝山钢铁股份有限公司炼钢厂王强（1987—），男，汉族，本科，宝山钢铁股份有限公司炼钢厂图5 裂纹深度600 μm宽度200 μm图7 裂纹深度400 μm 宽度400 μm图6 裂纹深度400 μm宽度300 μm图8 裂纹深度400 μm宽度200 μm论：（1）将激光激励等效为高斯分布的力载荷可以产生性能良好的表面波。
（2）在边界处采用无限单元可以有效的消除边界回波的影响。
（3）随着裂纹深度的增加，表面波的能量衰减越大，裂纹回波幅值越小，回波的时间提前。
（4）裂纹宽度越大，裂纹回波的幅值越小，对回波的时间没有影响。
以上结论表明所建立的有限元数值模型能够准确的模拟激光超声裂纹检测这一物理过程，为进一步深入研究激光超声无损检测奠定了基础。
参考文献[1] 沈中华，石一飞.激光声表面波的若干应用研究进展[J].红外与激光工程，2007，36（S1）：239-244.[2] 王威，战宇.激光超声无损检测残余应力的数值模拟[D].沈阳：东北大学，2012.[3] 李卓球，雷倩.板结构中裂纹的超声波数值模拟[J].武汉理工大学学报，2006，28（10）.2468101213401360138014001420144014601480⍏⮰⛀ ⍕ (ć)CaF 2 䛻(%)⍏͙CaO 䛻%65喋 ⤯◥喌 %65喋≭ ◥喌 %60喋 ⤯◥喌 %60喋≭ ◥喌 %55喋 ⤯◥喌 %55喋≭ ◥喌 %50喋 ⤯◥喌 %50喋≭ ◥喌图2 CaF 2含量对精炼渣半球点和流动点的影响图中可以看出，渣中CaO含量对渣的熔点影响最大，是其决定性因素。
精炼渣各成分配比及所起作用2012-05-02 15:55 来源：我的钢铁网试用手机平台资讯监督分享到：新浪微博QQ空间腾讯微博网易微博搜狐微博一键分享打印1合成渣精炼脱硫技术是生产超低硫纯净钢的关键技术之一，国内外不少学者对精炼渣的冶金性其相同之处在于基础渣一般多选CaO-SiO2-Al2O3系三元相图的低熔点位置的渣系。
基础渣系最重要的作用是控制渣的碱度，这对精炼过程的脱硫效果有较大影响。
精炼渣的不同之处在于对基础渣系的微调，根据不同成分所起的作用不同控制加入添加剂的种类及含量，以期达到预期效果。
精炼渣各种成分的作用如下表：为了提升连铸坯质量，降低降价坯比例，炼钢车间在冶炼过程中成分按中限控制，强调钢包底吹的作用，保证软吹时间，均匀了成分和温度；终点控制上采用高拉碳法，不仅能降低合金、增碳剂、钢铁料等消耗，而且减少了由于增碳剂的加入带来的杂质。
连铸车间开机前对准备工作进行确认，尤其是中间包及水口的烘烤情况，保证中间包、水口的干燥，减少气泡夹杂的产生；对二冷区的喷嘴及水条进行检查清理，减少冷却不均造成的脱方、裂纹等缺陷，及时清理铸坯辊道冷钢、残钢，保证辊道的光滑，减少划痕等缺陷；在浇注过程中，他们稳定控制中间包液面，避免液面波动，减少卷渣造成的连铸坯夹渣缺陷。
同时为改善连铸坯质量，减少温降，该厂改进了原大包包盖，实施浇注全程盖包盖，减少钢水的二次氧化，改善连铸坯质量。
加强了连铸坯在线检查，杜绝不合格连铸坯出厂，9月份连铸坯合格率完成100%，比基本档提高0.15%，比目标档提高0.1%。
电弧炉冶炼终点碳的控制发布时间：2009-11-18 来源：东北特钢浏览人数：1370摘要对电弧炉冶炼过程熔池[C]—[O]反应进行了理论分析，通过现场试验建立了[C]—[O]关系图，试验条件下[O]＝0.0032[C]－0.9441，[C]、[Fe]选择氧化的平衡点为[C]＝0.035%。
指出在冶炼低碳钢种时，电弧炉终点碳应控制在0.04%以上。
关于精炼过程中合成渣行为的探讨本钢马春生随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。
而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。
对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。
因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。
本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。
1 渣洗用合成渣（即精炼渣）所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。
1.1 合成渣的制作方法其制作方法大致可以分为如下种类：1.1.1 机械混合型将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。
这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。
另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。
，这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。
直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。
1.1.2熔化炉予熔型将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。
这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。
但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。
特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。
1.1.3 电弧炉预熔渣利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。
一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。
一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。
中 文 摘 要高炉炼铁是铁矿石（烧结矿、球团、块矿）还原、软化熔融和渣铁分离获得液态金属铁的过程。
铁矿石软化熔融形成的软熔带和渣铁滴落带直接影响着高炉燃料消耗和冶炼效率。
高炉内铁矿石在软熔带和滴落带的性能与其形成的中间渣的物理性质有着必然联系。
但目前缺少主要组成体系为CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO的中间渣物理性质数据，导致无法正确认识铁矿石软熔滴落现象。
因此，有必要针对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO的中间渣的物理性质进行探讨，为进一步深入研究铁矿石的软熔滴落行为提供理论基础。
本文研究了二元碱度为1.4，10 %FeO-CaO-SiO2-MgO-Al2O3五元渣系，其中MgO含量为6 %~16 %，Al2O3含量为6 %~16 %。
通过测量炉渣的黏度，来分别观察MgO含量、Al2O3含量和MgO/Al2O3对炉渣黏度的影响。
通过对炉渣的稳定性温度、黏流活化能来判断不同含量的MgO和Al2O3对炉渣流动性以及冶金性能的影响。
而且利用XRD和红外线光谱检测手段深入探讨炉渣结构与黏度规律之间的关系。
通过运用FactSage中的Viscosity模块与Phase Diagram模块进行计算，与实验测定的炉渣黏度进行对比。
结果表明：在10 %FeO-CaO-SiO2-MgO-15 %Al2O3五元渣系中，MgO含量为12 %时，炉渣黏度达到最低；在10 %FeO-CaO-SiO2-10 %MgO-Al2O3五元渣系中Al2O3的含量为12 %时，炉渣黏度最低；当MgO/Al2O3在0.7~0.8之间，炉渣流动性较好，并且具有良好的冶金性能。
当MgO含量为10 %，Al2O3含量为10 %时，炉渣的活化能最小，炉渣性能最稳定；当Al2O3含量为15 %，MgO为12 %时，炉渣的活化能最小。
利用FactSage模拟计算出五元渣系的相图与黏度规律，发现FactSage对黏度的模拟计算与实测黏度规律大体相同；通过对炉渣相图的模拟计算发现：1773K下，Al2O3含量为6 %、8 %时，渣系中存在镁硅钙石相(Merwinite)。
第14卷第3期2023年6月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.3Jun. 2023CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算苏丽娟， 许继芳*， 左龙（苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021）摘要：不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中，可防止Cr 6+浸出。
将不锈钢中重金属Cr 选择性富集、稳定化，有利于提高不锈钢渣综合利用率。
本文基于熔渣非平衡凝固理论，研究了碱度、MgO 及FeO 含量对CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。
计算结果表明：CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3渣析出相主要有Ca 2SiO 4、Ca 2MgSi 2O 7、Ca 2Al 2SiO 7、尖晶石相等。
MgCr 2O 4尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大，提高碱度可抑制FeCr 2O 4析出。
当温度降低至1 000 ℃，MgO 含量为8%~12%时，渣中MgCr 2O 4尖晶石析出量最大，FeCr 2O 4尖晶石析出量随MgO 含量的增加而降低。
随着FeO 含量升高，MgCr 2O 4尖晶石析出量降低，FeCr 2O 4尖晶石析出量增加，FeO 不利于Cr 在MgCr 2O 4尖晶石相中的富集。
不锈钢渣中含铬尖晶石相析出的实验结果验证了热力学计算结果，碱度为1.5时，不锈钢渣中铬在尖晶石相中的富集率约为93%。
关键词：不锈钢渣；铬尖晶石；析出相；热力学分析中图分类号：TF703.6 文献标志码：AThermodynamic calculation of precipitation behavior of chromium spinelin the CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3 slag systemSU Lijuan, XU Jifang *, ZUO Long（Shagang School of Iron and Steel ， Soochow University ， Suzhou 215021，Jiangsu ，China ）Abstract: Chromium existing as a spinel phase in stainless steel slag can prevent the leaching of Cr 6+ into the environment. Chromium in stainless steel is selectively enriched and stabilized ， which is beneficial to improve the comprehensive utilization rate of stainless steel slag. Based on slag non-equilibrium solidification theory ， the effects of basicity ， MgO and FeO contents on the precipitation temperature ， precipitation amount and chemical composition of the spinel phase during the solidification process of the CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3 stainless steel slag system were studied ， respectively. The results show that the precipitated phases of CaO-SiO 2-MgO-Al 2O 3-FeO-Cr 2O 3 are mainly Ca 2SiO 4， Ca 2MgSi 2O 7， Ca 2Al 2SiO 7 and spinel phase. The precipitation amount of MgCr 2O 4 spinel gradually increases with increasing basicity ， which can inhibite FeCr 2O 4 precipitation. When the temperature is reduced to 1 000 ℃ and MgO content ranges from 8% to 12%， the precipitation amount of MgCr 2O 4 is maximum. The precipitation amount of FeCr 2O 4 spinel decreases with the increase of MgO. With the increase of FeO content ， the precipitation amount of MgCr 2O 4 spinel decreases and the amount of FeCr 2O 4 spinel increases.收稿日期：2022-05-06；修回日期：2022-08-29基金项目：国家自然科学基金资助项目（51704201）通信作者：许继芳（1984— ），博士，副教授，主要研究方向为冶金物理化学及资源综合利用。
1概述1名词解释：长流程短流程炉外精炼长流程:以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程短流程:以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程炉外精炼:凡是在熔炼炉(如转炉、电炉)以外进行的，旨在进一步扩大品种提高钢的质量、降低钢的成本所采用的冶金过程统称为炉外精炼2转炉炼钢和电弧炉炼钢的不足之处有哪些？(07级A)电炉炼钢的不足(1)还原渣有较强的脱硫能力，但炉内渣钢接触面积太小，脱硫能力不能充分利用。
氧化期出钢［S］0.02%〜0.04%(2)在氧化期H降低到2.5〜3ppm，在还原期又回升至5〜7ppm(3)在还原期OW80ppm,终脱氧后OW30ppm,出钢过程100〜200ppm(4)不能充分发挥超高功率电弧炉的作用转炉炼钢的不足(1)温度成分不均匀(2)一般出钢［C］$0.04%,很难将［C］控制在W0.02%下出钢⑶一般出钢［O］$500ppm，出钢合金化后［O］$100ppm(4)脱硫率为30%左右；若铁水［S］W0.03%，出钢［S］W0.02%；若铁水［S］0.002-0.005%，出钢［S］0.004-0.007%（5）脱磷率$90%，终点[P]0.005-0.015%,出钢过程中回磷（6）氧化性渣FeO$15%3炉外精炼的作用和地位？经济合理性有哪些？作用和地位：1提高质量扩大品种的主要手段2优化冶金生产流程，提高生产效率节能降耗降低成本主要方法3炼钢－炉外精炼－连铸－热装轧制工序衔接炉外精炼的经济合理性1提高初炼炉的生产率2缩短生产周期3降低产品成本4产品质量提高炉外精炼的任务？炉外精炼的三个特点对精炼手段的有哪些要求（07级A炉外精炼的任务1钢水成分和温度的均匀化2精确控制钢水成分和温度3脱氧脱硫脱磷脱碳4去除钢中气体（氢氮）及夹杂物5夹杂物形态控制炉外精炼的三个特点1二次精炼2创造较好的冶金反应的动力学条件3二次精炼的容器具有浇注的功能对精炼手段的要求1独立性2作用时间可以控制3作用能力可以控制4精炼手段的作用能力再现性要强5便于与其他精炼手段组合6操作方便、设备简单、基建投资和运行费用低5炉外精炼有哪5个基本手段并简述其作用？(06级)1渣洗：快速脱硫，脱氧以及去除夹杂2真空：对钢液的脱气，用碳脱氧，超低碳钢种的脱硫等反应产生影响3搅拌：可以均匀成分和温度，促进夹杂的上浮4加热：调节被精炼钢液温度，避免钢液回炉的救急措施5喷吹：喷吹是将反应剂加入冶金熔体的一种手段AOD(ArgonO某ygenDecarburizationVOD(VacuumO某ygenDecarburizationLF(LadelFurnace)LFV：LadelFurnaceVacuumDegaing2炉外精炼理论基础1名词解释：异炉渣洗同炉渣洗混合炼钢同化搅拌流态化技术非金属夹杂的变性处理钙处理AOD异炉渣洗:用专用炼渣炉炼渣，出钢时钢液冲进事先盛有液渣的钢包内同炉渣洗:液渣和钢液同一炉炼制混合炼钢:在一座电炉中按普碳钢的工艺冶炼半成品钢液，在另一座电炉中熔化合金和造还原渣，出钢混冲同化：渣洗工艺所用熔渣均是氧化物熔体，而夹杂大都也是氧化物，所以被渣吸附的夹杂比较容易熔解于渣滴中，这种熔化过程称为同化搅拌:就是向流体系统供应能量，使该系统内产生运动。
炉外精炼工：炉外精炼工（题库版）1、填空题一般要求钢包烘烤温度应达到（）以上。
正确答案：1100℃2、填空题硅在钢水中的作用为：提高钢的抗拉强度和（）强度。
正确答案：屈服3、填空题钢水脱硫的基本条件为：（）、（）（江南博哥）、（）、大渣量。
正确答案：高碱度；高温；低氧化性4、填空题电极升降装置主要由（）、升降油缸、（）、（）和导电夹头组成。
正确答案：升降立柱；导向装置；导电横臂5、单选4#铸机结晶器保护渣碱度高的目的是（）A.提高熔速B.提高吸附夹杂物能力C.没有作用D.提高材料使用寿命正确答案：B6、问答题LF炉增N的主要原因是什么？正确答案：目前LF精炼过程，可以保证增氮量小于5×10-4%的较好水平。
普遍认为LF增氮的主要原因是电弧区增氮、钢液与大气的接触、原材料中氮。
LF精炼过程主要是电弧区增氮。
当氮分压一定时，钢液中氮的溶解度与氮溶解反应常数及其活度系数有关。
有温度升高时，活度系数值增大，钢液中氮的溶解度增加，故电弧区增氮严重。
LF精炼时，钢液脱氮、脱硫良好，由于氧、硫的表面活性作用而阻碍钢液氮的作用基本消失，只要钢液面裸露就有可能吸氮，在精炼过程中要控制好吹氩搅拌功率，避免钢液面裸露。
LF过程增碳时，焦炭特别是沥青焦中氮含量高，要尽量避免用其增碳。
喂CaSi时，CaSi线中含有一定的氮，也可能会引起钢液的增氮。
7、填空题S元素在钢中以FeS或MnS夹杂存在，造成的危害称为（）。
正确答案：热脆8、单选非金属夹杂物按其变形性能分类，不正确的是（）A、脆性夹杂物B、塑性夹杂物C、球状不变形夹杂物D、外来夹杂物正确答案：D9、填空题P元素是有害元素，但是它能提高钢的（）性以入改善钢的（）性能。
正确答案：抗腐蚀；切削10、填空题在连铸过程中的结晶器保护渣能形成三层结构，即粉渣层、（）和（）。
正确答案：烧结层；液渣层11、填空题LF炉精炼过程中钢液中的酸溶铝减少的原因是（）。
正确答案：酸溶铝被渣中的FeO、MnO等氧化物及大气氧化12、填空题钢种排号Q235字母Q代表意义是（）。
第28卷 第6期Vol 128 No 16中 国 稀 土 学 报J OURNAL OF THE CH I NESE RARE EART H SOCIETY2010年12月Dec 12010收稿日期:2010-09-25;修订日期:2010-10-09 作者简介:龙 鹄(1987-),女,土家族,硕士研究生*通讯联系人(E -m ai:l chengguoguang @m et al.l ustb )含Ce 2O 3炼钢精炼渣熔化及流动特性的研究龙 鹄,成国光*,吴 彬,吴 洋(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘要:采用真空碳管炉制备得到含C e 2O 3三元及四元炼钢精炼渣,分别利用X 射线衍射仪、炉渣熔点测定仪和RT W-10型熔体物性仪对渣的物相、熔化温度及粘度进行检测分析。
研究表明:C e 在精炼渣中以正三价的形式稳定存在;CaO -A l 2O 3-Ce 2O 3三元渣的熔化温度范围为1465~1516e ;CaO -A l 2O 3-C e 2O 3-S i O 2四元渣的熔化温度范围为1348~1361e ,1500e 时的粘度值范围为0.289~0.497Pa #s ,其中46%C a O-38%A l 2O 3-5%Ce 2O 3-10%S i O 2(质量分数)精炼渣具有良好的熔化和流动特性。
关键词:含C e 2O 3精炼渣;XRD 分析;熔化温度;粘度;稀土中图分类号:TF703.6 文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2010)06-0721-07A l 2O 3是铝镇静钢中主要的夹杂物。
这种硬脆性夹杂不仅容易引起连铸浸入式水口堵塞,降低生产效率,而且会严重影响钢材的使用性能。
炼钢精炼过程中,钢液中的A l 2O 3夹杂会聚集长大并上浮至渣钢界面,但这些夹杂物如果不被钢液表面的精炼渣吸收,极有可能被重新卷入钢液。
因此提高精炼渣吸收A l 2O 3夹杂物的能力十分重要。
第9卷增刊1 过 程 工 程 学 报 V ol.9 Suppl. No.1 2009 年 6月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2009收稿日期：2008−11−09，修回日期：2009−03−12基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50874027, 50644016, 50704011)；国家973计划资助项目(编号：2007CB613504) Al 2O 3-CaO 熔渣性能的研究豆志河， 张廷安， 姚建明， 蒋孝丽， 牛丽萍， 赫冀成(东北大学材料与冶金学院，辽宁 沈阳 110004)摘 要：采用旋转柱体法测量了Al 2O 3−CaO 二元渣的黏度，采用重锤法测量了渣的密度，采用拉筒法测量了渣的表面张力，采用四探针法测量了渣的电导率. 结果表明，共晶点处熔渣的高温流动性最好，1500℃时，该渣样的粘度只有0.57 Pa·s ；随着CaO/Al 2O 3质量比增加，熔渣密度减少，表面张力减小，电导率增加；渣温为1450~1500℃时，熔渣密度在2.775~2.713 g/cm 3之间变化，表面张力在0.6405~0.6107 N/m 之间变化，电导率在0.549~1.101 (Ω·cm)−1之间变化. 该二元渣作精炼渣时重熔电耗低，去夹杂能力强. 但其熔点高、粘度大，所得合金表面质量差. 关键词：熔渣；黏度；密度；表面张力；电导率中图分类号：TF111.173 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2009)S1−0246−041 前 言铝热还原技术在新材料制备和冶金领域有很广泛的应用，如野外铁轨焊接[1]、铝钪合金、钼铁、钒铁、高钛铁合金等材料[2−7]的制备. 在铝热还原反应过程中Al 2O 3等生成物呈熔融态，形成金属熔体与Al 2O 3熔炼渣两相，由于两者的密度差较大，在重力作用下分离而分开，近而制备不同性能的产品. 金属液滴从熔融态熔渣相中分离速度可用Stokes 公式[7]计算，V =2r 2g (ρm −ρs )/9η, (1)式中，V 为液滴下降平均速度(m/s)，ρm 为金属颗粒密度(kg/m 3)，ρs 为液态渣密度(kg/m 3)，r 为金属颗粒直径(m)，g 为重力加速度(m/s 2)，η为液态渣黏度(Pa·s).由Stokes 公式可知，金渣分离速度与黏度成反比，与金、渣密度差成正比. 金−渣分离效果除黏度是关键因素外，合适的金渣密度差也是必要的. 铝热还原法制备铝钪合金、钼铁、钒铁以及高钛铁时，熔炼渣均是Al 2O 3基渣[1−7]，工业上还添加CaO ，CaF 2，SiO 2等造渣剂[8−12]，调节熔渣的黏度、密度、熔点、表面张力等性质. 随着电渣重熔技术的发展，Al 2O 3−CaO 基无氟精炼渣得到大力发展[7]. 本研究对Al 2O 3−CaO 二元渣的黏度、密度、表面张力、电导率等进行系统研究，为Al 2O 3⋅CaO 基渣系开发提供依据.2 实 验无论高温熔炼渣还是重熔精炼渣，都涉及到CaO −Al 2O 3二元系. 随着无氟精炼渣系的开发，CaO −Al 2O 3在电渣重熔中也得到很好的应用. 从某种意义上说最有意义的相图是 CaO −Al 2O 3二元相图(如图1所示). 由图可看出，最低共熔温度3CaO·Al 2O 3与12CaO·7Al 2O 3的低共熔点为1400℃；12CaO·7Al 2O 3与CaO·Al 2O 3低共熔点为1395℃[8]. 所以渣系选在Al 2O 3含量在45%或55%附近是适宜的. 本工作研究的二元渣样的组成如表1所示.图1 CaO −Al 2O 3系相图Fig.1 Phase diagram of CaO −Al 2O 3 system所用试剂CaO ，Al 2O 3均为分析纯，按比例配好渣样、混匀，然后将配好的渣样放入钼坩埚中，1600℃在高频感应电炉内左右加热熔化5~10 min ，然后迅速冷却至室温，破碎成小块装瓶保存待用. 测试设备为东北大学制造的RTW-10型熔体物性测定仪，坩埚为钼坩埚. 将MoSi 2炉升温到预定温度，将预备好的渣样放入到炉内，恒温搅拌30 min 使溶渣充分熔化，然后以降温到预定温度，恒温30 min. 采用旋转柱体法测试溶渣黏度，增刊1 豆志河等：Al 2O 3-CaO 熔渣性能的研究 247采用重锤法测试熔渣密度，拉筒法测试熔渣表面张力，四探针法测试熔渣电导率，记录实验数据.表1 CaO-Al 2O 3渣样的配比Table 1 Composition of CaO −Al 2O 3 slag sample (%, ω)No. CaO Al 2O 3CaO/Al 2O 31#52.0 48.0 1.1 2# 49.4 50.6 0.97 3#46.5 53.5 0.873 结果与讨论3.1 熔渣的黏度分析图2是不同组成的CaO −Al 2O 3渣样的黏度曲线图. 1500℃时，1#，2#，3#渣样的黏度分别为0.79，1.07，0.57 Pa·s. 1400℃时，1#渣样黏度为3.1 Pa·s ；1420℃时，2#渣的黏度大于7.5 Pa·s ；1410℃时，3#渣样的黏度为4.2 Pa·s. 比较1#~3#渣样的黏度曲线发现，温度高于1400℃时，1#，3#渣样的黏度较小，尤其3#渣样，温度高于1480℃时，流动性最好. 由Al 2O 3−CaO 相图知，当Al 2O 3含量为53.5%时，渣样组成为最低共熔点，熔渣的熔点最低，所以高温下3#渣样的黏度最小. 1#，3#渣样的黏度比2#渣样的黏度变化趋势要缓慢. 但该渣系与CaF 2基渣系相比存在熔点高、粘度大等缺点，因此所得合金的表面质量差.1400142014401460148015002468η (P a ·s )Temperature (℃)图2 CaO −Al 2O 3渣系的黏度曲线Fig.2 Viscosity curves of CaO −Al 2O 3 slag samples3.2 熔渣的密度分析图3是不同组成的CaO −Al 2O 3渣的密度曲线图. 由图知随着温度增加，CaO/Al 2O 3质量百分比增加，熔渣密度降低. 渣温为1450~1500℃时，1#渣样密度为2.732~2.713 g/cm 3，2#渣样密度为2.745~2.738 g/cm 3，3#渣样密度为2.775~2.758 g/cm 3. 其原因是熔融态CaO 的密度小于熔融态Al 2O 3的密度，熔渣的密度理论估算公式如式(2)[9]:ρ=Σx i ρi , (2)式中，x i 熔渣组元i 的摩尔分数，ρi 熔渣组元i 的密度(kg/m 3).根据密度加和定律知，当CaO 含量增加时，熔渣的密度会减小.1450146014701480149015002.712.722.732.742.752.762.772.78ρ (g /c m 3)Temperature (℃)图3 CaO −Al 2O 3渣系的密度曲线Fig.3 Density curves of CaO −Al 2O 3 slag samples3.3 熔渣的表面张力分析图4是不同组成CaO −Al 2O 3渣样的表面张力曲线. 随着温度升高，熔渣表面张力减小；随着CaO/Al 2O 3质量比增加，熔渣表面张力逐渐减小. 渣温为1450~ 1500℃时，1#~3#渣样表面张力为0.6405~0.6357，0.6208~ 0.6300，0.6200~0.6107 N/m. 熔渣表面张力近似理论计算公式为[8]：,σσ−=∑i i x (3)式中，i σ−为组分i 的偏摩尔表面张力(N/m)，x i 为熔渣组分i 的摩尔分数.1450146014701480149015000.6050.6100.6150.6200.6250.6300.6350.6400.645σ (N /m )Temperature (℃)图4 CaO −Al 2O 3渣系的表面张力曲线Fig.4 Surface tension curves of CaO −Al 2O 3 slag samples由于CaO 的偏摩尔表面张力小于Al 2O 3的偏摩尔表面张力，由式(3)可知，当CaO 含量增加时，熔渣表面248 过 程 工 程 学 报 第9卷张力降低. 与CaF 2基渣系相比，该渣系的表面张力较高，因此该类渣具有较好的精炼效果. 3.4 熔渣的电导率分析图5是不同组成CaO −Al 2O 3渣样的电导率曲线. 随着温度升高，熔渣电导率增大；随着CaO 含量的增加，熔渣电导率增加. 渣温为1500~1600℃时，1#~3#渣电导率分别为0.630~1.101，0.549~0.925，0.550~0.918 Ω−1/cm. 2#渣中的Al 2O 3含量较高，而Al 2O 3是网状结构，熔融态移动阻力较大，黏度较大，流动性较差，因此电导率较小. 尽管3#渣中Al 2O 3含量较高，由于形成了低熔点化合物，流动性较好，因此电导率下降不明显. 与CaF 2基渣相比，该二元渣比电阻大，作为重熔精炼渣时，重熔电耗低，且无污染.比较1#~3#渣样的黏度、密度、表面张力、电导率等数据，结果表明，随着Al 2O 3含量增加，熔渣密度增加、熔渣表面张力和电导率降低. 随着CaO 含量的增加，熔渣电导率和表面张力增加，密度减小. 3#渣样的黏度最低，流动性最好. 由CaO −Al 2O 3相图可知，12CaO·7Al 2O 3和CaO·Al 2O 3最低共熔点处的温度为1395℃[8]，因此3#渣样的黏度较低，流动性较好. 流动性的改善有助于电导率的增加，其电导率与2#渣样差别不大. 熔渣中CaO 对电导率是有利的，但Al 2O 3增加会降低熔渣的电导率.1500152015401560158016000.50.60.70.80.91.01.11.2C o n d u c t i v i t y [1/Ω·c m )]Temperature (℃)图5 CaO −Al 2O 3渣系的电导率曲线Fig.5 Conductivity curves of CaO −Al 2O 3 slag samples4 结 论(1) 随着温度的升高，熔渣黏度降低，流动性变好，密度降低，表面张力逐渐减小，电导率增大；随着CaO/Al 2O 3质量百分比增加，渣样密度减少，表面张力减小，电导率增加.(2) 共晶点组成处熔渣的高温流动性较好，1500℃时，Al 2O 3含量为53.5%的共晶点渣样的粘度只有0.57 Pa·s ，具有较好的流动性.(3) 渣温为1450~1500℃时，熔渣密度在2.775~ 2.713 g/cm 3间变化，熔渣表面张力在0.6405~0.6107 N/m 间变化，熔渣电导率在0.549~1.101 (Ω·cm)−1间变化. 作为精炼渣该二元渣具有重熔电耗低，精炼效果好，且无污染. 但是该类熔点高、粘度大，所得合金表面质量差.参考文献：[1] 张鹤林, 夏天东, 尹燕, 等. 热剂反应自蔓延高温合成材料研究进展 [J]. 材料导报, 2007, 21(10): 58−61.[2] 王双喜, 梁开明, 张献辉, 等. 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When the slag temperature varied from 1450 to 1500℃, the density of slag varied between 2.775 and 2.713 g/cm3, the surfaces tension between 0.6405 and 0.6107 N/m and the conductivity between 0.549 and 1.101 (Ω·cm)−1. The binary slag had the lower remelting power consumption, better refining effects and the stronger removal ability, but the surface quality of smelted alloy was poorer because of the higher melting point and the higher viscosity of slag when the Al2O3−CaO slag was used as the refining slag.Key words: slag; viscosity; density; surface tension; conductivity。
