Al-CaO复合脱氧工艺研究

发布时间：2020-05-30 18:02

【摘要】：随着社会科技的进步,工业、农业等行业对于钢铁质量的要求日益提高。钢液中磷、硫等杂质元素以及Al2O3夹杂物的含量,都影响着钢材的使用性能。其中,去除Al2O3夹杂是洁净钢生产的关键技术。使用Al/CaO复合脱氧剂对钢液进行脱氧,CaO与Al的脱氧产物Al2O3生成低熔点钙铝酸盐夹杂,有利于Al2O3夹杂的上浮,减少钢中Al2O3夹杂的含量,还会减少连铸侵入式水口的结瘤。通过调整Al、CaO的比例,提高Al2O3夹杂生成低熔点的钙铝酸盐的转化率,降低钢液中Al2O3夹杂物含量,有利于改善钢材质量和浇铸的状况。本文以180t钢包为研究对象建立水力学模型,通过改变钢包底吹孔的位置和吹气量,采用PIV技术和高速摄像机测量钢液中夹杂物粒子上浮速度,分析钢包底吹气工艺中不同吹气条件对钢液混匀时间的影响,优化了脱氧时促使Al脱氧反应产物的Al2O3与CaO化合为低熔点钙铝酸盐,有利于Al2O3上浮的钢包吹气位置以及吹气量。实验结果表明:距中心0.5R、吹气量为0.08m3/h时,气体搅拌效率高,粒子上浮速度快,有利于低熔点钙铝酸盐生成和夹杂物的上浮去除。本文使用硅钼高温炉进行热态实验,研究Al/CaO复合脱氧生成低熔点化合物,通过改变Al、CaO加入量比例,采用扫描电镜和能谱分析对试样中的非金属夹杂物形貌和化学成分进行分析,研究夹杂物的生成情况。实验结果表明:随着CaO的加入,钢液中不规则形状夹杂物的数量越来越少,球状夹杂物数量明显增加,夹杂物的尺寸也有所减小。当Al、CaO加入比在1:1.75~1:2.5时,钢液中产生了钙铝酸盐夹杂。钙铝酸盐熔化温度低,可以提高炉外精炼和钢材质量,缩短冶炼周期。
【图文】：

反应方程式,元素

Tab. 1.1 thermodynamic data of deoxidation of each element反应方程式 ΔGθlogK2[]3[]()23Al +O=AlO 1225000 +393.8T64000 /T 20.57[]2[]()2Si +O=SiO 576440 +218.2T30110 /T 11.40[ Mn ]+[O]=(MnO) 284900 +127.6T14880 /T 6.67()[][]gC +O=CO 4100 10.16T1160 /T+2[C a ]+[O]=(CaO) 645200 +148.7T33700 /T 7.78[ Mg ]+[O]=(MgO) 90000 +81.9T4700 /T+4.28[]2[]()2Ti +O=TiO 681350 +228.5T35585 /T 11.93

形态图,形态,钢液,Al2O3夹杂

图 1.3 Al2O3夹杂形态Fig 1.3 Al2O3inclusion morphology使用金属铝脱氧也存在着一些问题，即残留在钢水和钢材中 Al2O3夹杂，对于生产的顺利进行和钢材性能影响较大，主要表现在[53]：（1）Al2O3颗粒很容易在中间包水口处聚集，堵塞水口，造成连铸停烧，生产中断；（2）在精加工过程中，Al2O3影响钢材的拉拔性能；（3）铝脱氧的反应产物及残留在钢中的铝，严重影响钢的抗疲劳性能；而且，液态铝的密度非常的小，远低于钢液的密度，，在加入的过程中有一部分铝元素没能及时的反应就会被蒸发掉，造成铝的浪费。加入到钢液中的铝元素，由于高温和氧化的作用，在其表面会生成一层致密的氧化物薄膜，阻碍了铝与钢液的反应，脱氧效率下降[54]。1.7.3 降低 Al2O3夹杂方法
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF703

【参考文献】