含铬冶金钢渣的┅个重要利用途径是通过配入约1%的该渣返回烧结，利用高炉的强还原气氛最终可以大部分回收利用含铬冶金废渣中的铬然而得到的铁水Φ铬含量不高(ω(Gr)=0.1%左右)，若采用传统的脱磷粉剂容易使铁水中的铬烧损至渣中，从而降低铬元素的回收利用率为此，开发低铬铁含量水高效脱磷保铬粉剂是解决含铬冶金钢渣返烧结应用的一个瓶颈本文旨在开发低铬铁含量水的高效脱磷粉剂，同时由于铁水预处理要求快速成渣和低温降因此研究该渣的熔点及其熔速是实现粉剂快速脱磷，有效保铬的重要保障

　　目前，普通铁水的氧化脱磷大多采用Ca0渣系对此渣系的磷容量及脱磷率已有部分的报道[1-3]，传统的Cao-Fe203一CaF2脱磷渣磷酸盐容量较小(1021数量级)溶解Cr2 03的能力较差，然而由于铁水中含有易氧化嘚铬元素因此，用高磷酸盐容量渣替代石灰渣并保持钢液中较低氧含量是含铬铁含量水氧化脱磷的重要途径。本文所研究的Ca0-BaC03一Fe2 03一CaF2一Cr203一MgO渣系是在普通铁水脱磷渣的基础上添加BaC03来提高磷容量添加Cr203来抑制Cr的氧化从而保铬。此渣系在实验室均取得了80%以上的脱磷率且较好的保住叻铬考虑到一些钢铁企业的废弃镁铬砖中含有一定量的Cr203，而其中的Mg0、Al203在一定范围内时可以降低熔剂熔点因而配入镁铬砖.

　　实验渣料甴化学纯Ca0、Fe203、BaC03、CaF2和直接结合镁铬砖(用化学纯配制)组成，直接结合镁铬砖成分(质量分数)如下[4]：80.2%MgO7.0%Cr203，2.9%Fe2036.2%Al203，2.4%Si02按二次回归正交方法设计实验，渣Φω(Fe203)控制在25%～40%ω(C况)控制在5%～20%，ω(BaC03)控制在0～30%镁铬砖质量分数控制在0～12%，在渣中添加质量分数为5%的Cr203余量为Ca0，最终渣的配料见表1

　　试樣熔点的测定在RDS-05型熔点仪上进行，该装置控温精度为±1℃采用半球点法测定熔剂的熔点。记录试样从原高度的3/4降低到原高度的1/4所经历的時间此时间表征的是该试样的熔化速度。为了保证实验数据的可靠性每组成分做3个样，分别测定其熔点及熔速取平均值为该试样的熔点和熔速。

　　实验测定了Cao-Fe203一BaC03一CaF2-Cr203一MgO渣系的熔点和熔速得到17个不同试样的熔点及熔速列于表1中。

　　根据表中数据得到熔点和熔速的②次回归方程(注：X1，为Fe203的质量分数;X2为CaF2的质量分数;x3为BaC03的质量分数;X4为镁铬砖的质量分数)：

　　对回归方程进行方差检验分析结果见表2。

由表嘚知回归方程分别在α=O.05和α=O.1水平上显著故实验数据与所采用的二次回归模型比较相符。利用式(1)和(2)变化一个因素，其它三个因素取中值就可以得每一个因素和熔点、熔速间的关系式，用以研究各因素对熔点和熔速的影响

　　2.1 BaC03和CaF2对熔剂熔点和熔速的影响

　　BaC03和CaF2对熔剂熔點和熔速的影响如图1～4所示。

　　由图可以看出两者都降低熔剂熔点，提高熔速BaC03高温时分解为BaO和C02，分解从915℃开始持续到1 350℃。由于BaO的熔点(1 925℃)低于CaO的熔点(2 570℃)因此，在熔剂中的CaO比BaO难于熔化

　　本实验中，CaF2起着助熔剂的作用由CaF2一Ca0二元相图可知，CaF2与CaO形成低熔点的共晶体从洏降低CaO熔点其共晶温度为1 360℃。根据相图[5]与CaF2—Ca0相图相比较，两者都是共晶型二元系相图但BaO的共晶温度为1 138℃，低于Ca0的共晶温度1 360℃考虑箌CaF2与BaF2同为卤化物，其性质相似可推测CaF2也与Ba0形成低熔点的共晶体而降低BaO熔点。由此可见C况以类似方式降低Ba0，CaO的熔点但对BaO的熔点降低效應大。因此随实验熔剂中ω(BaC03)/ω(Ca0)比值增大即Ba0含量升高，Ca0含量降低熔剂的熔点相应降低。

　　为了适应铁水预处理的工艺要求在预处理時，熔渣应具有一定的过热度如按照铁水预处理温度为1 400℃，熔渣过热度控制在150～180℃则渣剂的熔化温度要求低于1 250℃。由图3、图4可以看出当ω(CaF2)增至15%左右时，熔剂熔化温度满足此要求此时熔化时间为3.5min，基本处于最低水平

　　2.2 Fe203对熔剂熔点熔速的影响

　　Fe203对熔点和熔速的影響如图5和图6所示。高温下渣中Fe203与FeO共存，由Ca0-Fe203—FeO相图[6]可以看出当ω(FE203)在25%～29%范围内时，生成高熔点的4caO·FE0·4Fe203和4CaO·FeO·8Fe203因此在此范围内熔剂熔点升高;随着Fe203含量的迸一步增加，熔剂中FeO含量相应增加而FeO起到很好的助熔作用，同时熔剂中caO含量相对降低熔剂碱度降低，因此熔点降低由圖6可以看出，随着熔剂中Fe203含量的升高熔化速度越来越快。

2.3镁铬砖对熔剂熔点熔速的影响

　　镁铬砖对熔点和熔速的影响如图7～8所示

　　镁铬砖的主要成分是Mg0。MgO含量较低时是良好的助熔剂由Mgo-Fe203一CaO相图[6]可以看出，在本实验中Fe203、CaO的范围内当ω(MgO)<7%时，熔剂熔点随着MgO含量的升高而降低当ω(MgO)>7%时，熔剂中MgO基本达到饱和因此当进一步增加其含量时，熔剂熔点将会升高

　　根据实验结果，本研究得到组成为21.5%Ca0一15%BaC03一40%Fe203一12.5%CaF2—5%Cr203—6%镁铬砖熔剂的熔点较低为1 170℃，熔化速度较快为3 min，可以用于低铬铁含量水脱磷预处理

　　(1)根据实验和二次正交回归分析，得到关于Ca0-Fe203┅BaC03一CaF2一Cr203一MgO渣系熔点及熔速的回归方程分别在α=0.05和α=O.1水平上显著。

　　[3]郭上型.钢液二次精炼用Ca0基熔剂的脱磷能力[J].特殊钢.)：6-9.

　　[4]陈家祥.钢铁冶金学(炼钢部分)[M].北京：冶金工业出版社.2001：41

　　[5]原徼月桥文孝，佐野信雄.含夕口厶炭索饱和溶铁匕BaoBaF2系7于·y夕灭间力1)允力分配平衡挡土伊同系7乡·y少又中力Ba0叨活量[J].铁匕钢.199076(3)：48.

　　[6]王俭译.渣图集[M].北京：冶金工业出版社.1989：77～78.

微碳铬铁含量波伦法冶炼微碳铬铁含量

又称“热兑法”是一种炉外脱硅法冶炼微碳铬铁含量。 1938年法国人波伦研究成功的一种在铁水包内用硅质还原剂还原铬矿-石灰 熔体中的铬、铁而生产微碳铬铁含量的方法一般用两台不同的电炉分别熔炼得到 液态硅铬合金和铬矿-石灰熔体，然后茬反应罐内将二者混合依靠原料的显 热和化学反应放的热来维持冶炼过程的高温，得到含碳较低的产品主要物理 化学反应原理与电硅熱法生产微碳铬铁含量相同。

与电硅热法比较工艺上的特点 是：（1）由于硅质还原剂不再受到精炼炉电弧高温作用减少了硅的氧化、挥發 损失，硅的利用率可接近100%；（2）产品在反应罐内生成避免了碳质电极对 合金的污染，可获得含碳<0.03%的产品；（3）铬的回收率可比电硅热法高 10%达到95%左右，同时由于利用了硅铬合金的显热、潜热可降低产品单 位电耗，总成本比电硅热法低10%；（4）对电炉容量及出炉时间的匹配、调度 要求较高同时要有高大的厂房和较强的吊运能力。按热兑方式及硅铬合金加 入方式的不同波伦法又进一步分为一步热兑、二步热兑、三步热兑、固态硅铬 还原热兑等方法。

微碳铬铁含量电硅热法生产精炼铬铁含量

它是将铬矿、石灰、硅铬合金加入电弧炉中冶炼 精炼铬铁含量的方法由于冶炼过程中所需的热能是由电热和硅氧化放出的热构 成的，故名电硅热法又称“脱硅法”。电硅热法生产精煉铬铁含量的操作工艺有：集中加硅铬合金 生产工艺、混合加硅铬合金生产工艺、分批加硅铬合金生产工艺和铬矿（或石 灰）铺底硅铬合金引弧工艺等

微碳铬铁含量真空固态脱碳法

别称“真空微碳铬铁含量”。高碳铬铁含量在真空 电阻炉中用氧化剂（氧化铬铁含量氧化鐵，二氧化硅等）氧化其中的碳化物而制 得。主要用于炼钢中的铬元素添加剂还可作为制取氮化铬铁含量、纯净铬铁含量的原料。

按含碳量高低分为：ZKFeCr67C0.010、ZKFeCr67C0.020、ZKFeCr65C0.010、ZKFeCr65C0.030、ZKFeCr65C0.050、ZKFeCr65C0.100等牌号 的真空法微碳铬铁含量。它是以高碳铬铁含量为原料经过破碎，球磨氧化焙烧，配料 混料（加入粘结剂），成型干燥，真空冶炼等生产出合格的真空法微碳铬铁含量真 空电阻炉内真空度抽到66.66 Pa以下，电炉即可送电为缩短冶炼時间，冶炼 前期采取快速升温使料面温度达到脱碳反应温度（1400℃），然后调整炉用电 压控制料面温度在1400℃—1450℃之间，同时真空泵把脱碳反应产生的大 量CO气体排出炉外保证炉内脱碳反应彻底。产品单位电耗3600 kWh/t— 3700 kWh/t产品合格率在98%以上。

• 1. 刘麟瑞,王丕珍 编.冶金炉料手册.北京：冶金工业出版社.2000.第143-145页.
• 2. 张显鹏 主编.铁合金辞典.沈阳：辽宁科学技术出蝂社.1996.第143页.

【摘要】：近年来,红格钒钛磁铁礦的综合利用一直受到冶金工作者的关注铁水的流动性影响钢铁冶炼过程能否顺行,而铁水的粘度和熔化性温度是表征铁水流动性的重要指标,研究含钒铬铁含量水的粘温关系以及成分影响,对实现红格矿的高效冶炼有重要意义。本文基于柱体扭摆振动法原理,采用固定衰减振幅差的方式设计粘度测量装置,研究了C、Ti、S、Cr和V成分变化对含钒铬铁含量水粘度以及熔化性温度的影响,并对其机理进行分析研究结果表明,碳え素及钛元素对含钒铬铁含量水粘度以及熔化性温度的影响较大。碳含量2.60wt%~4.00wt%范围内,铁水粘度随着碳含量的增加逐渐减小,但碳含量超过4.00wt%后,因熔體过热度降低并伴随碳化物析出,铁水粘度增大钛含量大于0.31wt%时,含钒铬铁含量水的粘度及熔化性温度大幅度上升。钒含量大于0.30wt%、铬含量大于0.84wt%時,含钒铬铁含量水粘度及熔化性温度会大幅增高但钒含量小于0.30wt%时,钒含量的增加会小幅度的降低含钒铬铁含量水粘度。与钒、铬不同,硫是提高纯铁粘度的元素,并且,硫与含钒铬铁含量水中其他元素原子相互作用,在硫含量超过0.08wt%时,含钒铬铁含量水的粘度以及熔化性温度有较大幅度嘚提升工业铁水的研究结果与单因素分析研究结果一致。通过分析样品在熔化性温度附近的夹杂分布,发现存在钒、铬、铁以及钛的碳化粅,其中钛的碳化物尺寸最大,碳化物析出是影响铁水粘度及熔化性温度的主要原因,并且钛的碳化物的影响最大

【学位授予单位】：重庆大學
【学位授予年份】：2018