钒钛磁铁矿是多种元素共存的多元共生铁矿,其中以铁(Fe)、钒(V)、钛(Ti)元素为主。以钒钛磁铁矿为主要原料冶炼获得的生铁含有较高V、Ti元素,与普通生铁相比出炉后更易粘结在渣铁通道和铁水罐壁表面,且随着冶炼时间延长,粘结层不断变厚降低了设备的使用效率和应用周期。钢铁企业配加含钒钛矿物冶炼的现场数据分析表明,铁水罐壁粘结物中V和Ti的氧化物含量明显高于高炉渣,粘罐现象与含钒钛生铁的高温氧化特性有关。因此,十分必要开展含钒钛生铁的高温氧化研究。本论文重点研究了V、Ti含量变化对含钒钛生铁高温氧化行为的影响,分析了含钒钛生铁的氧化动力学规律,阐明了含钒钛生铁的高温氧化机理,为钢铁企业在铁水罐运输过程中的温度控制、成分控制和降低铁水粘罐的方法选择上提供理论参考。基于热力学方法研究了含钒钛生铁高温氧化后的主要产物,生铁中Ti氧化后的主要存在形式是Ti O₂;V₂O₃是V在生铁中氧化后的主要存在形式;Fe的主要存在形式是Fe O。在铁水中各元素形成简单氧化物后,各氧化物会复合组成较为复杂的复合氧化物。采用不连续增重法探究了含钒钛生铁的高温氧化行为,随着V和Ti含量的增加,生铁的氧化程度逐渐增强。在含Ti生铁中添加介于Fe和Ti元素活性之间的V元素,可显著降低Ti元素形成外氧化层所需的临界浓度,促进其中Ti的氧化;随着生铁中Ti质量分数的升高,氧向氧化层内部的运输量降低,生铁中Ti元素向外氧化转变。基于动力学方法明晰了含钒钛生铁的高温氧化机理,随着温度升高,含钒钛生铁在短期氧化过程中质量增重与时间呈线性关系,900℃后氧化速率快速增加。高于900℃后外层氧化物中Ti含量明显上升,Ti氧化物会富集形成团状氧化物破坏了外氧化层连续性,使合金表面存在大量缺陷,增加了金属向外的渗通率,导致氧化层疏松剥落。在铁水罐使用过程中,疏松的表面会附着更多铁水,使粘罐现象更严重。