金属熔体中微量元素As、Cu的控制研究

论文摘要

随着“纯净钢”生产技术的发展，钢的纯净度要求越来越高，对钢中杂质元素含量的要求越来越严格。钢中残余元素对钢的质量有重要影响，降低钢中杂质元素的含量是生产纯净钢，提高钢材质量和性能的重点和难点。而在目前国外优质铁矿石价格不断上升之际，大力开发国内的铁矿石资源成为国内钢铁企业的最佳选择。但国内的铁矿石资源中有相当一部分砷含量很高。钢中砷含量过高会引起钢材热加工表面龟裂、增加钢的脆性、降低钢材的冲击值和塑性等一系列缺陷，从而使钢的性能受到影响，导致钢铁产品的质量下降。所以在冶炼过程中，有必要对杂质元素砷进行去除。生产高质量的纯净钢需要加入低杂质含量的铁合金，铜作为钢中的主要痕量元素，不仅会产生“铜脆”现象，而且对钢材的性能带来严重危害。所以有必要研究合理的铁合金脱铜方法。通过在钢水中加入不同脱砷剂和渣料，研究钢中砷去除的影响；并通过实验，研究钢中C、O、S元素对砷去除的影响，得到钢水脱砷的最佳条件。在进行一系列相关影响因素的实验研究后，得到如下条件有利于钢水中的杂质元素砷的去除：采用Al2O3-CaO组成的碱性渣系有良好的脱砷效果；采用Ca-Fe脱砷剂和添加剂实验，能够取得62.5%的脱硫率及77.5%的脱砷率，脱砷效果非常显著；随着Ca-Fe合金和添加剂加入量的增加，钢中的脱砷率不断升高；钢中的C、O、S元素含量越低，砷的去除效果越明显；在工业试验中，真空条件下无法实现脱砷。利用FeS脱铜剂对镍铁合金进行了脱铜实验研究，通过对比试验，探究了脱铜剂FeS加入量、碳含量、实验温度、初始铜含量、熔剂加入量及性质、合金中镍等因素对脱铜效果的影响，实验结果表明：脱铜率随着脱铜剂FeS加入量的增加而增大；合金中碳含量高有利于脱铜；在一定范围内，温度升高有利于脱铜；合金中初始铜含量高有利于脱铜；具有酸性和氧化性的熔渣，促进脱铜反应，减少镍损，但加入量增加不利于脱铜；在低铜镍铁合金的脱除实验过程中，合金中的铜含量降低至2.13%是目前实验条件下得到的最好脱铜结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 纯净钢概述
• 1.2 痕量元素对钢材性能的影响
• 1.3 钢中砷的来源及对钢的性能影响
• 1.3.1 钢中砷的来源
• 1.3.2 砷对钢性能的影响效果
• 1.4 砷在冶炼过程中脱除的机理及研究现状
• 1.4.1 砷在铁液中反应机理
• 1.4.2 冶炼过程脱砷研究现状
• 1.5 钢中铜的来源及铜对钢的影响
• 1.5.1 钢中铜的主要来源
• 1.5.2 铜对钢性能的影响
• 1.6 国内外脱铜研究现状
• 1.6.1 铵盐法
• 1.6.2 真空脱铜法
• 1.6.3 真空氧脱碳脱铜法
• 1.6.4 铝液脱铜法
• 1.6.5 气固相反应法
• 1.6.6 熔体过滤法
• 1.6.7 渣化法脱铜
• 1.6.8 电场作用下钢液脱铜
• 1.6.9 硫化渣法
• 1.7 镍铁合金的用途及其质量要求
• 1.7.1 镍铁合金主要用途
• 1.7.2 镍铁合金质量要求
• 1.8 课题研究意义
• 第二章 实验设备及研究方法
• 2.1 实验材料及研究方案
• 2.1.1 脱砷实验材料
• 2.1.2 脱铜实验材料
• 2.2 研究方案
• 2.2.1 脱砷研究
• 2.2.2 脱铜研究
• 2.3 实验流程
• 2.4 实验设备
• 2.4.1 高温加热炉
• 2.4.2 金属原位分析仪
• 2.4.3 ONH-2000 氧氮氢分析
• 第三章 脱砷实验结果及分析
• 3.1 渣系对钢中砷去除的影响
• 3.2 脱砷剂对钢中砷去除的影响
• 3.2.1 不同脱砷剂对钢中砷去除的影响
• 3.2.2 Ca-Si 脱砷剂加入量对脱砷效果的影响
• 3.2.3 Ca-Fe 脱砷剂加入量对脱砷效果的影响
• 3.3 钢液脱砷工业试验
• 3.3.1 进行脱砷工业实验的原因和目的
• 3.3.2 试验过程以及试验结果分析
• 3.4 添加剂加入量对脱砷效果的影响
• 3.5 钢中主要元素对砷去除的影响
• 3.5.1 钢中碳含量对砷去除的影响
• 3.5.2 钢中氧含量对砷去除的影响
• 3.5.3 钢中硫含量对砷去除的影响
• 3.6 高砷含量钢脱砷研究
• 第四章 脱铜实验结果及分析
• 4.1 脱铜剂的添加量对脱铜效果的影响
• 4.2 碳含量对脱铜效果的影响
• 4.3 实验温度对脱铜效果的影响
• 4.4 铜的初始含量对脱铜效果的影响
• 4.5 合金中镍对脱铜效果的影响
• 4.6 熔渣对脱铜效果的影响
• 4.6.1 熔渣加入量对脱铜效果的影响
• 4.6.2 熔渣碱度对脱铜效果的影响
• 4.6.3 熔渣氧化性对脱铜效果的影响
• 4.7 镍损的影响因素
• 4.7.1 FeS 加入量对镍损的影响
• 4.7.2 熔渣碱度及氧化性对镍损的影响
• 第五章 结论
• 5.1 脱砷实验
• 5.2 脱铜实验
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢