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近年来,随着高炉冶炼的进一步强化,加快了高炉炉缸、炉底的侵蚀,尤其炉役后期,炉底炉缸水温超标的现象经常发生。高炉是冶炼强化的基础,如何延长高炉寿命已成为我国炼铁生产中一个十分重要的问题。在高炉中加入一定量的含钛物料可以起到保护高炉、延长高炉寿命的作用,自上世纪80年代我国高炉开始应用含钛物料护炉以来,该项技术已得到广泛的应用,成为维护高炉炉缸、炉底的重要措施。在含钛物料护炉的高炉冶炼过程中,高炉内含钛量过低时,达不到护炉效果;含钛量过高时,易造成高炉内渣铁粘度过大,不利于高炉冶炼。为了达到最佳的护炉效果与经济效益,熔铁中钛要多少含量时才有Ti(C,N)的析出,不是很清楚,大多采用热力学数据进行预测,因而对含钛物料护炉的相关理论还待进一步研究,含钛物料护炉操作的科学性、实践性有待进一步完善。本实验采用过饱和析出法,模拟高炉目前的冶炼状况对熔铁中Ti(C,N)的析出规律进行研究,得到了多元系Fe-Csat-Ti-(N)-j(j=Si、S、P、V、Mn等)中钛溶解度的数学表达式;温度、氮分压、Si、V、Mn等对钛溶解度的影响。结果表明:在实验温度1633K~1753K范围内,钛溶解度随着温度的升高而增大;在氮气气氛中,钛溶解度随着氮分压的增大而降低。当温度一定时,钛溶解度随着硅含量的增加而降低;随着锰、钒含量的增加而增大。通过试样表面成分的能谱分析发现,Ti(C,N)沉积在坩埚底部多,而铁液表层、坩埚侧面均较少。当熔铁中钛、碳(氮)达到过饱和时,TiC(TiN)能以晶体形式析出,主要包括两个过程:(1)成核阶段;(2)晶核长大阶段。在TiC与TiN形成的理想固溶体Ti(C,N)中,经推导得到Ti(C,N)中TiC的摩尔分数与氮分压、温度的关系式,NTiC=1/(1+PN21/2×e(18495/T)-10.1)。在实验温度范围内,当PN2一定时,NTiC随着温度的升高而增大;当温度一定时,NTiC随着PN2增大而减少。对TiC、TiN含量与铁液成分的关系,研究结果表明,在一定温度下,当硅、钒含量一定时,TiC含量随氮分压的增大而减少;当氮分压一定时,TiC、TiN含量随硅、钒含量的增加而减少。