轉(zhuǎn)爐鉻礦直接合金化的熱力學(xué)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)鋼鐵材料的使用性能和經(jīng)濟(jì)性能提出了越來越高的要求，多品種、高性能和低成本生產(chǎn)已成為衡量鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。轉(zhuǎn)爐鉻礦直接合金化技術(shù)直接使用鉻礦代替鉻鐵，具有成本低、熱效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。目前，基于強(qiáng)氧化性、生產(chǎn)節(jié)奏快的轉(zhuǎn)爐鉻礦直接合金化只有零星報(bào)道且鉻礦還原熱力學(xué)理論體系尚未得到完善。本文基于轉(zhuǎn)爐冶煉 GCr15鋼為研究對(duì)象，從鉻在渣中賦存價(jià)態(tài)計(jì)算、鉻礦熔融還原熱力學(xué)計(jì)算、鉻礦最佳還原劑配比以及鉻礦粉壓

2、塊組成四個(gè)方面進(jìn)行研究，對(duì)轉(zhuǎn)爐鉻礦直接合金化工藝制定工藝詳細(xì)參數(shù)和促進(jìn)其早日工業(yè)化具有重要參考意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　為了確定鉻在渣中主要存在價(jià)態(tài)及其變化規(guī)律，建立了轉(zhuǎn)爐鉻礦熔融還原CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeOt-CrOx賦存價(jià)態(tài)計(jì)算模型并進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明：氧勢(shì)是影響鉻在渣中價(jià)態(tài)的主要因素。在轉(zhuǎn)爐脫碳末期，當(dāng)log(PO2/atm)位于-9.56~-8.79范圍內(nèi)時(shí)，鉻在渣中主要以+2價(jià)和+3價(jià)共存。在研

3、究范圍內(nèi)，鉻的平均價(jià)態(tài)x隨氧勢(shì)、氧化亞鐵、爐渣堿度和初始三氧化二鉻的增加而增大，隨反應(yīng)溫度和氧化鎂含量的增加而減小，而渣中氧化鋁含量的變化對(duì)鉻價(jià)態(tài)影響非常有限。
　　以冶金熱力學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，繪制了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下固體和鋼液中的C、Si、Al作為還原劑還原鉻礦以及鉻氧化物的熱力學(xué)狀態(tài)圖。熱力學(xué)狀態(tài)圖分析表明：固體和鋼液中的C、Si、Al在高溫下都能還原鉻礦及其相關(guān)氧化物，使用固體碳還原鉻鐵礦和鎂鉻鐵礦的開始還原溫度比[C]還原分別低322

4、℃和52℃。通過相關(guān)模型，計(jì)算了轉(zhuǎn)爐實(shí)際條件下冶煉GCr15鋼時(shí)鋼渣組分活度，結(jié)果表明：渣中(CrO)和(Cr2O3)都能被鋼水中剩余[C]還原，且(CrO)更易于被鋼液中的碳還原；在相同熱力學(xué)條件下，[Al]的還原能力最強(qiáng)。
　　在不同爐渣氧化性和加入先后順序條件下，通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了90％C+20%Si，90%C+20%Al，90%Si+20%Al和90%C+10%Si10%Al四種復(fù)合還原劑的綜合還原性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

5、：在不同爐渣氧化性、不同還原劑加入順序下，90%C+10%Si10%Al的綜合性價(jià)比最高。
　　將廉價(jià)的鉻礦粉壓塊處理，實(shí)驗(yàn)研究了壓塊塊樣外配組成對(duì)壓塊塊樣熔化情況以及鉻收得率的影響。結(jié)果表明：將鉻礦粉與化學(xué)試劑進(jìn)行壓塊，可以使壓塊內(nèi)部形成數(shù)個(gè)低熔點(diǎn)區(qū)域。降低壓塊外配堿度、增加壓塊中CaF2含量將會(huì)加快壓塊熔化，但MgO/SiO2變化對(duì)壓塊熔化影響不大。而增加壓塊中的堿度、MgO/SiO2，有利于提高還原末期鋼中的鉻含量，而壓塊中