【摘要】：錳鐵是鋼鐵生產(chǎn)過程中消耗量最大的鐵合金品種,主要用作脫氧劑和合金添加劑。由于錳鐵在轉(zhuǎn)爐脫磷后期加入到鋼水中,其雜質(zhì)含量對鋼水潔凈度有很大影響。高爐生產(chǎn)的錳鐵中雜質(zhì)元素磷含量達(dá)到0.4%~0.6%,必須將其脫除至0.2%以下才能滿足潔凈鋼對鋼水磷含量的要求。傳統(tǒng)的CaO基渣系難以滿足錳鐵脫磷的要求,BaO基渣系脫磷效果受錳鐵中硅含量的影響非常之大,堿金屬渣系脫磷效果略好于CaO基,但仍不理想�；诖�,本課題提出含稀土氧化物渣系用于錳鐵脫磷。稀土金屬磷酸鹽在自然界中穩(wěn)定性好,并且稀土氧化物L(fēng)a2O3和Ce2O3的光學(xué)堿度比CaO和BaO高,預(yù)期含稀土氧化物渣系具有很好的脫磷熱力學(xué)條件。本課題通過研究含稀土氧化物渣系的熱物理性質(zhì)、脫磷熱力學(xué)以及錳鐵脫磷實驗,確定熔點和黏度低、磷酸鹽容量高、性質(zhì)受錳鐵成分波動影響小的含稀土氧化物渣系的成分范圍以及脫磷優(yōu)化工藝條件。具體結(jié)論如下:1)對于二元堿度為1.05和0.97的含稀土氧化物爐渣,其熔化溫度隨稀土氧化物含量的增加均呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢,在稀土氧化物含量為6%時達(dá)到最小值。而黏度隨稀土氧化物含量增加表現(xiàn)出不同的趨勢。二元堿度為0.97的爐渣隨稀土氧化物含量增加,黏度逐漸降低,稀土氧化物大于6%時,下降趨勢不明顯。而二元堿度為1.05的爐渣,當(dāng)稀土氧化物含量少于9%時,黏度隨稀土氧化物含量增加而逐漸降低,繼續(xù)增大稀土氧化物含量至12%,黏度值顯著增大。結(jié)合稀土氧化物含量對熔渣熔化性質(zhì)及黏度的影響,選取稀土氧化物含量為6%的爐渣進行后續(xù)磷分配比實驗。2)溫度升高,磷分配比和渣系的磷酸鹽容量均逐漸降低。渣中稀土氧化物含量增加,磷分配比和渣系的磷酸鹽容量均增大,但對于二元堿度為1.05的爐渣,稀土氧化物含量大于6%時,磷分配比和磷酸鹽容量增加不明顯。錳鐵中Si含量小于0.25%時,磷分配比隨Si含量的增加幾乎不變化,繼續(xù)增加錳鐵中的Si含量至0.62%時,磷分配比顯著降低。增加體系的氧分壓,磷分配比持續(xù)增大。結(jié)合實驗結(jié)果與分析,得出錳鐵脫磷合適的熱力學(xué)條件為:溫度1350℃、渣中稀土氧化物含量為6%、錳鐵中Si含量小于0.25%。3)脫磷溫度增加,含稀土氧化物爐渣的脫磷效果呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,而錳損則先降低后增加。增加脫磷渣系的用量和渣中稀土氧化物的含量都有利于錳鐵脫磷,但在一定程度上也加大了錳的損失。錳鐵中Si含量增加含稀土氧化物渣系的脫磷效果降低,而錳損則出現(xiàn)先降低后增加的趨勢。4)在假定錳鐵脫磷過程由渣金體系混合傳質(zhì)控制的條件下,根據(jù)雙膜理論建立了錳鐵脫磷動力學(xué)方程。錳鐵中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實測結(jié)果與擬合結(jié)果吻合,擬合函數(shù)相關(guān)系數(shù)均大于0.96,說明錳鐵脫磷過程限制性環(huán)節(jié)為磷的擴散傳質(zhì)。5)通過脫磷熱力學(xué)優(yōu)化,結(jié)合錳鐵合金脫磷動力學(xué)分析,確定含稀土氧化物渣系用于錳鐵脫磷的最優(yōu)條件為:溫度1350℃,脫磷時間16 min,渣量為10%,渣中稀土氧化物含量為6%,錳鐵中初始Si含量小于0.25%為宜。6)實驗開發(fā)的用于錳鐵脫磷的含稀土氧化物渣系最優(yōu)成分為:38.54%CaO-36.66%SiO2-18.80%MnO-6%RE_2O_3和34.78%CaO-35.72%SiO2-23.50%MnO-6%RE_2O_3。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF642
【圖文】：

渣系的黏度影響很大，而爐渣結(jié)構(gòu)主要由爐渣組對錳鐵渣黏度的影響渣的黏度隨溫度的升高而減小。可以用 Arrheni系[29]：ηηexp -EART 常數(shù)；黏流活化能；體常數(shù)，8.314J·mol-1·K-1;對溫度，K。以得知，爐渣黏度與溫度和黏流活化能有關(guān)。溫面，對于堿性渣和酸性渣而言，溫度對黏度的影示。

圖 1.5 1300 ℃下 Ba-P-O 與 Mn-MnO 體系優(yōu)勢區(qū)通過理論分析 CaO 基及 BaO 基渣系用于錳了 1400 ℃溫度下的 Ca-P-O 及 Ba-P-O 三元.6(a)、1.6(b)中陰影部分分別為 1400℃溫度下分壓范圍。由圖 1.6 可以看出，BaO 基渣系 CaO 基渣系要小，CaO 基渣系用于錳鐵氧化

圖 1.5 1300 ℃下 Ba-P-O 與 Mn-MnO 體系優(yōu)勢區(qū)圖hary[11]通過理論分析 CaO 基及 BaO 基渣系用于錳鐵合金氧化，建立了 1400 ℃溫度下的 Ca-P-O 及 Ba-P-O 三元體系優(yōu)勢區(qū)。圖 1.6(a)、1.6(b)中陰影部分分別為 1400℃溫度下 CaO 基及錳的氧分壓范圍。由圖 1.6 可以看出，BaO 基渣系氧化脫磷保 hP比 CaO 基渣系要小，CaO 基渣系用于錳鐵氧化脫磷且無錳

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 習(xí)小軍;賴朝彬;干磊;鄧志豪;彭園龍;;含Ce_2O_3錳鐵脫磷渣系熔化性質(zhì)及黏度[J];鋼鐵;2016年11期

2 賴朝彬;習(xí)小軍;干磊;彭園龍;張真銘;劉庭光;;錳鐵合金脫磷綜述[J];有色金屬科學(xué)與工程;2016年02期

3 李榮;郭江;張芳;;La_2O_3對含B_2O_3無氟連鑄保護渣物理性能的影響[J];鋼鐵釩鈦;2012年06期

4 龍鵠;成國光;吳彬;吳洋;;含Ce_2O_3煉鋼精煉渣熔化及流動特性的研究[J];中國稀土學(xué)報;2010年06期

5 鄭毅;劉志宏;席常鎖;戴永年;;結(jié)晶器保護渣渣膜結(jié)晶礦相及其影響因素[J];連鑄;2007年06期

6 何生平;徐楚韶;王謙;解丹;;CeO_2對低氟連鑄保護渣轉(zhuǎn)折溫度和結(jié)晶性能的影響[J];中國稀土學(xué)報;2007年03期

7 劉著;唐萍;文光華;祝明妹;;B_2O_3在稀土鋼連鑄保護渣中作用機制的研究[J];稀有金屬;2006年04期

8 王德永;姜茂發(fā);;Li_2O和B_2O_3對含稀土氧化物結(jié)晶器保護渣結(jié)晶相的影響[J];硅酸鹽學(xué)報;2006年03期

9 王德永,姜茂發(fā),劉承軍,史培陽;稀土氧化物對結(jié)晶器保護渣理化性質(zhì)的影響[J];東北大學(xué)學(xué)報;2005年11期

10 姚永寬,姜茂發(fā),王德永,劉承軍;稀土氧化物對連鑄保護渣結(jié)晶礦相的影響[J];鋼鐵;2005年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 吳鋮川;特殊鋼精煉過程稀土合金化工藝及理論研究[D];北京科技大學(xué);2015年

2 謝澤偉;錳基熔體系統(tǒng)磷雜質(zhì)凈化機理研究[D];重慶大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 崔萌萌;REO-SiO_2-Al_2O_3渣系熔化溫度的實驗研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2015年

2 張晶濤;錳硅系鐵合金爐外脫磷原理與工藝研究[D];長春工業(yè)大學(xué);2015年

3 陳濤;高堿度CASMTN六元熔融還原爐渣冶金性能研究[D];江西理工大學(xué);2013年

4 冀成慶;基于CaO-SiO_2-FetO-Na_2O(Al_2O_3)渣系的中高磷鐵水脫磷動力學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號：2768270