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当期目录

2017年 第33卷 第1期    刊出日期:2017-02-05
专题论述
转型发展形势下的转炉炼钢科技进步
王新华1,2,李金柱1,刘凤刚3
2017, 33(1):  1-11. 
摘要 ( 202 )  
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对中国钢铁工业转型发展时期需重点关注的转炉炼钢工艺技术进行了分析论述,认为:1)较低底吹搅拌强度的复吹转炉应将底吹元件减少至4~6支,并采取根据钢水碳氧积对底吹元件“动态维护”等措施,提高熔池实际搅拌效果,而大量生产低碳、超低碳钢品种的钢厂应将底搅强度逐步增加至0.1~0.15 m3/(t·min);2)随钢铁工业去产能逐步深入,会有相当数量转炉富余、闲置,有条件钢厂应利用其进行铁水脱磷预处理,采用“脱磷转炉+脱碳转炉”炼钢工艺技术。为此,脱磷转炉须采用大底吹搅拌强度,并注意解决脱碳转炉热量不足问题;3)应加强转炉炉气分析吹炼控制技术研发,具备条件钢厂可尝试首先取消“TSO”测定,由炉气分析系统承担碳含量控制任务,在此基础上逐步对炉气分析控制系统改进完善,最终由其承担转炉冶炼控制任务;4)Simense VAI、Dofasco公司等开发了转炉全自动出钢技术,将转炉自动化、智能化生产提高到新水平,建议国内高水平钢厂加快采用转炉全自动出钢技术。
复吹转炉用石灰石造渣技术研究
转炉炼钢用石灰和石灰石熔化成渣机理及应用
朱英雄1,2,钟良才1,2
2017, 33(1):  12-17. 
摘要 ( 175 )  
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通过转炉加入石灰和石灰石熔化成渣机理对比分析可知,加入石灰石块(20~30 mm)造渣,由于形成的初生石灰具有活性度高,与炉渣接触面积大的特点,因此有利于石灰石快速熔化成渣。但石灰石的分解吸热量大,约为石灰、废钢等的4倍。若石灰石加入量过多,会对冶炼温度产生很大影响,同时还影响其他造渣剂的合理加入量。在转炉富余热量有限的情况下,石灰石只能部分取代石灰。
基于转炉热平衡的石灰石CaO理论替代比研究
王理猷, 薛正良,李建立,蔡金林
2017, 33(1):  18-23. 
摘要 ( 112 )  
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通过转炉热平衡计算,建立了转炉富余热量与铁水成分和温度、废钢加入量和转炉出钢温度等工艺参数之间关系式;定义了转炉用石灰石代替活性石灰炼钢的CaO理论替代比η,并建立了石灰石CaO理论替代比与转炉富余热量之间的函数关系。研究表明:1)提高入炉铁水温度和铁水含碳量可显著提高转炉石灰石CaO理论替代比;2)铁水中的硅含量对石灰石CaO理论替代比的影响与铁水入炉温度有关,当入炉铁水温度低于1 300 ℃时,提高铁水硅含量能使石灰石CaO理论替代比增加;当入炉铁水温度高于1300℃时,石灰石CaO理论替代比随铁水硅含量的增加反而下降;3)在转炉终渣碱度和出钢温度一定时,减少废钢加入量可以大幅度提高转炉用石灰石代替活性石灰炼钢的CaO理论替代比。
转炉渣组成对石灰石分解温度和活化能的影响
鲁 华1,2,毛文文1,2,李晨晓1,2,李 宏1,2
2017, 33(1):  24-33. 
摘要 ( 101 )  
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针对转炉使用石灰石替代石灰炼钢造渣速度加快的现象,研究首先将FeOx、SiO2以及按照一定配比烧制成的预熔渣与CaCO3混合,来模拟石灰石在转炉炉渣中的环境,通过热重-差热(TG-DTA)同步热分析试验探寻其分解规律,研究结果表明炉渣组分能够大大降低CaCO3的分解温度,提升石灰石的分解速度,并且多元预熔渣的促进效果强于单一炉渣组分。通过Flynn-Wall-Ozawa法计算不同混合体系中CaCO3的分解活化能,结果发现炉渣组分能够降低其分解反应的活化能。将混合体系在管式炉煅烧后经X射线衍射分析后发现,CaCO3的分解产物能够与炉渣组分结合生成氧化物或者固溶体,降低CaO的活度。最后通过热重-示差扫描量热法(TG-DSC)考察比较活性石灰和石灰石与预熔渣的化渣能力,试验结果表明二者化渣能力差别不大。

炼钢温度条件下石灰石颗粒的热爆裂行为研究
胡 彬,李建立,李 静,白 莎,蔡金林,薛正良
2017, 33(1):  34-38. 
摘要 ( 132 )  
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随着节能减排和环保要求的提高,石灰石作为造渣剂和冷却剂可直接应用于转炉炼钢。研究在高温(1 350~1 500 )下是否存在因快速升温而使石灰石产生爆裂及因石灰石高速分解引起熔池喷溅具有重要意义。在实验室条件下,研究了煅烧温度、煅烧时间和颗粒粒径对石灰石颗粒热爆裂行为的影响。研究结果表明煅烧温度和时间对样品的热爆性影响较大,而固体粒径的影响相对较小。随着煅烧温度和时间增加,固体样品表面裂纹明显增多并破碎成小颗粒。结合固体颗粒因快速升温造成内部温度梯度引起的热应力和碳酸钙分解产物CO2向外扩散压力,对煅烧温度、时间和粒径影响石灰石爆裂性的机理进行了简要分析。

石灰石造渣炼钢硅挥发现象及其控制工艺探索
毛文文1,2,李晨晓1,2,鲁 华1,2,李 宏1,2
2017, 33(1):  39-42. 
摘要 ( 135 )  
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通过工业试验、热力学计算对氧气转炉采用石灰石造渣炼钢过程中的硅挥发现象进行了研究。发现硅除了以SiO2形式进入渣中外,还会被氧化为低价的气态SiO进入烟尘。估算得出本次工业试验中硅挥发的比例为6.8 %~41.0 %。通过热力学分析可知硅挥发率随CaCO3的加入量呈现先升高后降低的趋势;为提高硅的挥发率,可提高开吹后头批石灰石的加入量。

高温快速煅烧石灰的物化性质及微观结构的研究
蔡金林,薛正良,熊天宇,谢煜程,胡 彬,李建立
2017, 33(1):  43-48. 
摘要 ( 98 )  
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转炉炼钢用石灰石代替活性石灰造渣是钢铁工业低碳和节能减排的重要举措。研究了粒径为12.5~15 mm的石灰石在1 450 下快速煅烧5~15 min时得到的石灰的物理化学性质、活性度及其与微观结构变化之间的关系。结果表明:石灰石在1 450 下煅烧5~10 min后,CO2逸出留下的微气孔十分发达;继续延长煅烧时间CaO再结晶长大使微气孔逐渐消失,石灰结构致密化。反映在物化性质上,随着煅烧时间延长,石灰的气孔率迅速增加,10 min时达到最大值,之后迅速下降;体积密度的变化规律刚好相反;比表面积则随煅烧时间延长而下降。石灰的活性度在煅烧10 min时达到最大值。在高温快速煅烧条件下,CaCO3分解由表及里,表层的CaO晶粒已经开始再结晶长大而致密化,颗粒内部CaCO3仍在分解留下大量微气孔。

转炉中石灰石分解产生的CO2对铁水的氧化作用
鲁 华1,2,李晨晓1,2,毛文文1,2,李 宏1,2
2017, 33(1):  49-55. 
摘要 ( 146 )  
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石灰石在转炉炼钢前期分解产生大量的CO2,以吨钢消耗85 kg石灰石计算,每吨钢释放35 kg CO2。石灰石分解产生的CO2不仅能够增强转炉铁水的搅拌作用,而且能够与铁水中元素发生反应增强前期供氧。在热力学计算CO2与铁水相互作用的基础之上,在实验室条件下,向铁水中投入石灰石颗粒,通过分析检测反应过程中铁水中[C][Si][Mn]成分的变化来验证石灰石分解产生的CO2和铁水的相互作用。试验结果表明随着石灰石在铁水表面分解进行,铁水中[C][Si][Mn]含量不断降低,而且在不同的铁水温度条件下,CO2和铁水中各元素反应的优先性不同。CO2和铁水反应的利用率随着温度和搅拌强度的升高而升高,总体在25.5 %~65.3 %变化。

石灰石高温快速煅烧分解反应动力学研究
胡 彬,薛正良,白 莎,李 静,李建立,蔡金林
2017, 33(1):  56-61. 
摘要 ( 112 )  
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采用热重分析技术,研究了石灰石在超高温下条件下分解的动力学机理。利用大功率高温碳管炉,将粒径为15~20 mm的石灰石颗粒在1 350~1 500 下快速煅烧,煅烧后的试样断口在扫描电镜下观察发现存在明暗交替的反应界面。据此,用随机成核模型对CaCO3CaO相变进行动力学分析。研究结果表明:试验条件下的石灰石热分解反应符合随机成核和随后生长机理模型,机理函数方程为G(α)=[-ln (1-α)]n。温度在1 350~1 4251 450~1 500 石灰石分解反应级数n分别为1/21/3,前者受界面化学反应控制,反应活化能为110.81 kJ/mol;后者受扩散控制,反应活化能为25.33 kJ/mol

其它
尘泥复合球体爆裂反应诱发微小异相研究与实践
唐复平1,于淑娟2,侯洪宇2,钱 峰2,张新义2,王晓峰2
2017, 33(1):  62-65. 
摘要 ( 103 )  
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在现有技术中,冶金尘泥循环利用的关键是环境保护因素和直接有效的利用。因此,研发了一种利用能够作为造渣剂的复合球体爆裂反应诱发微小异相再利用冶金尘泥的新工艺。通过圆盘造球机(12r/min)设计和制造出一种功能性复合球体,并且优化了球团的加入方式。结果表明:在转炉中加入复合球体是一种全新有效的尘泥处理新工艺。在转炉兑铁后,吹氧前一次性加入尘泥球团是最有效、可行的加入方式。复合球体技术不适合在冶炼低硫钢时使用;球团最大加入量为10t;铁的收得率大于95%。与传统的尘泥处理工艺相比,该技术更快捷、有效,每吨可降低成本309元。

Ti-Mg船板钢铸坯中晶内针状铁素体的诱发机制
孙立根1,2,马立波1,朱立光1,2,李慧蓉1,韩毅华1,2,樊 赛1
2017, 33(1):  66-72. 
摘要 ( 116 )  
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Ti-Mg船板钢铸态组织中发现大量晶内针状铁素体(IGF),IGF大幅提高铸坯强韧性的同时,也给连铸弯曲矫直工艺和连铸机寿命带来影响。为探明连铸坯中IGF的诱发机制,进行了冷却速率、钢中夹杂物尺寸及分布等因素对铸态组织中IGF诱发的影响研究。结果表明:对试验钢种而言,夹杂物的尺寸和分布是该类钢种铸态组织的决定性因素。与钢板焊接热影响区中能够诱发IGF的夹杂物尺寸多为3 μm以下相比,在铸坯中能够诱发IGF的夹杂物多为5~15 μm。因此为保证连铸机的寿命和拉矫工艺的稳定,最好将夹杂物尺寸控制在5 μm以下,以降低IGF含量。

轴承钢水口结瘤与棒材中大型夹杂物关系研究
朱守欣1,于 湛1,殷 皓1,唐 萍2,李敬想2,李玉林2
2017, 33(1):  73-78. 
摘要 ( 200 )  
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针对南钢轴承钢棒材样上无规律性出现的大型夹杂物问题,采用扫描电镜、X射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD)分析仪在对棒材样上大型夹杂物和水口结瘤物成分、形态对比分析基础上,利用热力学计算,研究了钢水及精炼渣成分、包衬耐材与钢水中夹杂物存在形态的热力学关系。研究得出,水口中堆积的尺寸小于10μm颗粒状MgO·Al2O3CaO-Al2O3(-MgO)高熔点结瘤物的脱落,是棒材上大尺寸长条状夹杂物的来源;现工艺条件的钢水及钢包渣成分,使MgO·Al2O3夹杂物在钢水中能稳定存在,为水口结瘤提供了夹杂物来源;控制浇铸过程钢包水口下渣及减少中间包耐材的侵蚀是控制轴承钢随机性大型夹杂物的关键。