RH浸渍管粘渣机理及减轻粘渣用改性剂研究

论文摘要

随着社会对高品质钢的需求越来越大,炉外精炼已经发展成为现代炼钢过程中必不可少的环节。但是近年来,随着炉外精炼钢种的增多以及对钢水品质要求的提高等原因,许多企业出现了炉外精炼设备粘渣的问题,严重的影响了生产的连续性和生产效率的提高。粘渣问题已经成为制约企业生产正常进行的突出问题。鉴于目前对浸渍管粘渣机理的研究以及减轻粘渣用改性剂的理论研究还很欠缺,本文针对攀钢RH精炼处理IF时出现的浸渍管粘渣的问题,采用实验和理论研究相结合的方法,研究了浸渍管粘渣的机理;并在此基础上,利用熔渣结构理论,建立熔渣体系结构单元的作用浓度计算模型,分析对粘渣有影响的高熔点相生成的热力学条件,研制开发了用于减轻粘渣的改性剂。本文的研究成果可以为实际生产中粘渣问题的解决提供依据。浸渍管粘渣机理的研究表明粘渣的过程如下:首先,RH精炼渣与浸渍管耐材基体相互作用,耐材基体中少量MgO熔入熔渣并粘结在浸渍管壁上,形成了粘渣物的内层;随后在RH浸渍管附近,熔渣中开始大量析出MgO·Al2O3相和C2AS相,并粘结在浸渍管上。随着RH浸渍管的反复使用,析出的镁铝尖晶石相和C2AS相越来越多,粘渣物不断增厚,致使RH浸渍管不断长大变粗,最终导致浸渍管提前下线,影响了生产的连续性和生产效率的提高。模型计算的结果表明,熔渣碱度的增加、Al2O3含量的减少以及CaF2的增加,均可降低熔渣中镁铝尖晶石的作用浓度,相比而言,碱度的作用最显著,Al2O3次之,CaF2的作用最小;当钢包渣的碱度在4.2~4.9之间,Al2O3含量在14.2%~17.6%之间,MgO含量在8.0%~8.7%之间,FeO含量在13.3%~14.4%之间,CaF2含量在4.0%~5.2%之间时,熔渣中高熔点的镁铝尖晶石和铁铝尖晶石的作用浓度低于0.01,不足以结晶析出,可以有效的减轻RH浸渍管的粘渣。实验研究的结果与理论计算相一致。现场工业试验的结果表明,在12炉试验结束后,浸渍管没有明显的长大,改性剂的加入可以有效减轻浸渍管的粘渣,大大提高了RH浸渍管使用的连续性和企业的生产率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.1.1 超低碳钢的发展历史及用途
• 1.1.2 炉外精炼
• 1.1.3 生产中存在的问题
• 1.2 粘渣问题的研究现状
• 1.3 熔渣在炼钢过程中的作用
• 1.4 熔渣的高温物理性质
• 1.4.1 熔渣的熔点
• 1.4.2 熔渣的粘度
• 1.5 熔渣结构理论的应用
• 1.6 钢包精炼渣的作用和种类
• 1.7 课题的研究目的、意义和内容
• 2 RH 浸渍管粘渣机理研究
• 2.1 实验方法及设备
• 2.1.1 化学分析
• 2.1.2 X 射线衍射（X-Ray Diffraction）分析
• 2.1.3 矿相分析
• 2.1.4 扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）
• 2.2 实验结果及讨论
• 2.2.1 RH 浸渍管粘渣物物相分析
• 2.2.2 RH 浸渍管粘渣物结构分析
• 2.2.3 精炼钢包渣组成对粘渣的影响
• 2.3 RH 浸渍管粘渣原因的热力学分析
• 2.4 浸渍管粘渣机理
• 3 熔渣体系的热力学分析
• 3.1 七元渣系结构单元作用浓度计算模型的建立
• 3.2 计算条件及方法
• 3.3 计算结果与讨论
• 3.3.1 碱度对MA、FeA 作用浓度的影响
• 2O₃ 对MA、FeA 作用浓度的影响'>3.3.2 Al₂O₃ 对MA、FeA 作用浓度的影响
• 3.3.3 MgO 对MA、FeA 作用浓度的影响
• 3.3.4 FeO 对MA、FeA 作用浓度的影响
• 2 对MA、FeA 作用浓度的影响'>3.3.5 CaF₂ 对MA、FeA 作用浓度的影响
• 3.4 小结
• 4 RH 精炼钢包渣改性的实验室研究
• 4.1 实验用渣化学成分设计
• 4.2 实验方法及实验设备
• 4.2.1 实验用渣的均匀化
• 4.2.2 X-射线衍射（XRD）分析
• 4.2.3 矿相分析
• 4.2.4 电镜（SEM）及能谱（EDS）分析
• 4.2.5 半球点熔点仪
• 4.2.6 实验渣粘度测试
• 4.3 结果及讨论
• 4.3.1 熔渣组成对其结构的影响
• 4.3.2 熔渣组成对熔渣性质的影响
• 4.4 小结
• 5 工业化试验
• 5.1 试验用改性剂配方及制备
• 5.1.1 改性剂配方
• 5.1.2 改性剂的生产制备
• 5.2 工业化试验
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验结果与讨论
• 5.3 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读硕士学位期间参加学术活动
• B. 攻读硕士学位期间发表论文目录
• C. 攻读硕士学位期间参加科研项目