CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-MnO渣系粘度模型及熔渣结构的研究.pdf

中文摘要 摘 要 铬是许多金属材料中的重要合金元素，在含铬铁水转炉冶炼过程中，铬元素 容易被氧化为Cr O 。进入熔渣中的Cr O 会与熔渣的其他成分生成高熔点含铬尖 2 3 2 3 晶石相，这将对转熔渣系的物相组成和熔渣结构产生影响，从而改变熔渣的性质， 最终对转炉冶炼过程的物理化学反应起到重要的影响。部分钢厂在含铬铁水转炉 冶炼过程中均出现了熔渣粘稠、粘枪、返干等问题，严重影响了转炉冶炼工艺的 顺行。 本文以转炉前中期 CaO-SiO -FeO-Cr O -MgO-MnO 六元含铬渣系为研究对象， 2 2 3 对渣系组元活度、物相组成、粘度模型和熔渣结构等方面开展了研究工作，希望 可以为实际含铬铁水转炉冶炼工艺提供一些理论指导。本文主要的工作和结论如 下： 基于分子-离子共存理论基础构建CaO-SiO -FeO-Cr O -MgO-MnO 六元熔渣在 2 2 3 1500℃反应达到平衡后渣系组元作用浓度（即活度）计算模型。计算结果表明： 炉渣中活度较大的二元硅酸盐氧化物、三元硅酸盐氧化物以及含铬尖晶石氧化物 分别为Ca SiO 和CaSiO 、CaMgSiO 和Ca MgSi O 、MgCr O 和FeCr O 。随着 2 4 3 4 3 2 8 2 4 2 4 Cr O 含量的增加，CaO、FeO 、MgO 、MnO 的活度减小，Cr O 的活度增大，SiO 2 3 2 3 2 的活度变化不大；随着FeO 的增加，CaO、MgO 、MnO 、SiO 、Cr O 的活度减小， 2 2 3 FeO 的活度增大；随着碱度(CaO/SiO ) 的增大，FeO 、SiO 、Cr O 的活度减小， 2 2 2 3 CaO、MgO 的活度增大，MnO 的活度先增大后减小。 利用FactSage 热力学软件模拟实验渣系在转炉冶炼温度1300-1700℃范围内的 物相组成，采用XRD 检测分析熔渣在 1500℃时的物相组成，分析了Cr O 、FeO 2 3 和碱度变化对熔渣物相组成的影响规律。结果显示：渣系中含有Cr O 时，物相中 2 3 均含有 MgCr O 、FeCr O 和 MgFe O 尖晶石相，这与分子-离子共存理论的计算 2 4 2 4 2 4 结果一致，尖晶石相的总含量随着Cr O 和碱度的增加而增加。温度为1300-1500℃ 2 3 时，熔渣中尖晶石含量随着FeO 的增加而增加；温度为1500-1700℃时，尖晶石含 量随着FeO 的增加而略有减少。 利用 Urbain 、Ribound 、NPL 、Pal 、Seshadri、Shankar、Iida 七种常见均相粘 度模型计算实验渣系粘度，并以此为基础，根据Einstein 、Kunitz 、Mooney、Chong、 Roscoe 、Einstein-Roscoe