车轴钢用无氟精炼渣的设计开发

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车轴钢是用于制造铁路车辆和机车车轴的专用钢,LF精炼是车轴钢性能的重要保障。氟化钙有利于提升精炼渣成渣速度和改善精炼渣流动性,但产生的氟化物不利于生产环境的改善与废渣治理。本论文根据车轴钢冶炼要求,通过调整渣系成分配比,控制熔渣基础物性与冶金性能,设计开发无氟LF炉精炼渣系。研究成果将有助于减少钢厂含氟废弃物的排放,改善劳动条件。论文以CaO-Al2O3-SiO2-MgO-CaF2五元渣系为研究对象,借助FactSage 7.1软件与相图分析,预测了精炼渣组分对其冶金性能的影响,初步设计了无氟精炼渣系成分;依托理论分析结果,通过开展精炼渣基础物性测试实验,进一步优化渣系成分,进而通过工业验,考察无氟精炼渣的实际应用效果。热力学计算与分析结果表明,无氟精炼渣成分在w(CaO)=45~55%,w(MgO)=6~8%,w(Al2O3)=30~40%,w(SiO2)=2~10%,w(CaO)/w(Al2O3)=1.00~1.50 范围内,预期可保证精炼渣具有合适熔化温度、良好的流动性,并有利于控制渣中SiO2和Al2O3活度在较低范围内。通过基础物性测试实验,优化获得渣系成分在w(CaO)=45~55%,w(MgO)=6~8%,w(SiO2)=2~6%,w(A12O3)=30~40%,w(CaO)/w(Al2O3)=1.25~1.50 成分范围内,可保证精炼渣与含氟渣具有相近的熔化特性与流动特性,预期可实现车轴钢精炼效果。工业验证试验结果表明,所设计的无氟精炼渣具有良好的脱氧和脱硫能力,能够满足车轴钢的冶炼需求。
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