轉(zhuǎn)爐鉻礦直接合金化的熱力學(xué)及實驗研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對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)競爭力的重要指標(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。目前，基于強氧化性、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鋼為研究對象，從鉻在渣中賦存價態(tài)計算、鉻礦熔融還原熱力學(xué)計算、鉻礦最佳還原劑配比以及鉻礦粉壓

2、塊組成四個方面進(jìn)行研究，對轉(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)用價值。
　　為了確定鉻在渣中主要存在價態(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賦存價態(tài)計算模型并進(jìn)行了相關(guān)驗證。計算結(jié)果表明：氧勢是影響鉻在渣中價態(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，鉻在渣中主要以+2價和+3價共存。在研

3、究范圍內(nèi)，鉻的平均價態(tài)x隨氧勢、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鉻價態(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，計算了轉(zhuǎn)爐實際條件下冶煉GCr15鋼時鋼渣組分活度，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。
　　在不同爐渣氧化性和加入先后順序條件下，通過正交實驗設(shè)計，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。實驗結(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的綜合性價比最高。
　　將廉價的鉻礦粉壓塊處理，實驗研究了壓塊塊樣外配組成對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)個低熔點區(qū)域。降低壓塊外配堿度、增加壓塊中CaF2含量將會加快壓塊熔化，但MgO/SiO2變化對壓塊熔化影響不大。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