發(fā)布時間：2020-10-10 02:05

　　 低碳錳鐵是不銹鋼、高錳耐熱鋼、合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和電焊條的重要原料之一,它既可以作為合金元素的添加劑,又可作為脫氧脫硫劑,廣泛用于低碳含錳特殊鋼種和軍工用鋼生產(chǎn)。硅熱法和吹氧法是目前生產(chǎn)低碳錳鐵的主要方法,但是硅熱法存在熱能利用差、錳回收率低、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn),吹氧法則存在錳氧化嚴(yán)重、錳硅合金消耗大等問題。針對液相法的種種不足,固相法制備低碳錳鐵成為新的研究方向。本文對低碳錳鐵的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,在前人研究基礎(chǔ)上提出預(yù)氧化-真空脫碳工藝來制備低碳錳鐵,在熱力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)分別對氧化焙燒及真空脫碳過程進(jìn)行了研究,借助熱重分析儀,研究了高碳錳鐵氧化過程的動力學(xué),借助分析化學(xué)、掃描電子顯微技術(shù)等手段考察了溫度、時間等參數(shù)對焙燒及真空脫碳效果的影響。熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果表明：0-1500℃范圍內(nèi)空氣中焙燒時,錳及鐵焙燒時會氧化,改變溫度和氧分壓理論上可對氧化產(chǎn)物進(jìn)行控制,同時,錳鐵中的碳化錳能夠與氧氣反應(yīng)、脫碳；低于大氣壓的條件下碳化錳能與氧化錳發(fā)生固相間的脫碳反應(yīng),且體系壓強(qiáng)明顯影響該反應(yīng)過的熱力學(xué)平衡溫度,體系壓力越小,反應(yīng)平衡溫度越低,當(dāng)殘壓為2Pa時,相比于常壓下可降低約500℃。實(shí)驗(yàn)研究表明,焙燒過程存在部分氧化脫碳,當(dāng)200-325目物料在600℃加熱3h時物料氧化增重達(dá)到10.15%,增氧率為7.27%,物料中13.17%碳被脫除,隨后焙燒3h的高碳錳鐵在1100℃脫碳脫碳4h時制備出含碳0.47%的低碳錳鐵。SEM-EDS表明焙燒后碳化錳與氧化錳共存于錳鐵顆粒中,其中氧化錳存在于顆粒表面,碳化錳在錳鐵顆粒中均勻分布,真空脫碳時,反應(yīng)將從顆粒表面開始,逐漸向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散。焙燒過程溫度、料層F/M(堆積料層與空氣直接接觸的外表面積與其質(zhì)量比)等因素對預(yù)氧化增重率的影響研究顯示,在700℃焙燒更容易對物料氧化增重進(jìn)行控制,為提高焙燒效率并使氧化均勻,對100-200目物料氧化時其料層F/M不宜超過29.71mm2/g,200-325目物料料層F/M不宜超過59.42mm2/g。對氧化過程動力學(xué)研究結(jié)果表明,10-60min內(nèi)氧化過程受化學(xué)反應(yīng)控制,反應(yīng)的表觀活化能為45.45kJ/mol。對真空脫碳過程溫度、保溫時間、物料增重等因素的研究結(jié)果表明,通過升高溫度、延長保溫時間、提高焙燒增重率有利于真空脫碳,但也會導(dǎo)致錳損失增加、殘氧高等問題。綜合考慮,實(shí)驗(yàn)規(guī)模高于700g條件下的優(yōu)化參數(shù)為：物料預(yù)氧化增重率8%,脫碳溫度1100℃,保溫時間小于4h。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF642
【部分圖文】：

Ｗ用碳還原猛礦石時，得到的是高碳}杼皇莭瑁�。辶x希ǎ常﹠櫨胩�；Q與鐵在液態(tài)或固態(tài)均可完全互溶，圖１．１為}杼刺義希郟罰蕁Ｓ紗送伎汕鋅闖觶篞鐵烙點(diǎn)為１０２０－１３５（ＴＣ，在同樣含碳量情況下，逡逑著Q含量增加，烙點(diǎn)逐漸下降。逡逑

這是最根本的條件。逡逑２．３．１高碳Q鐵與氧間的相互作用熱力學(xué)分析逡逑由圖２．邋２中的元素分布特征分析可知，猛、鐵、碳的賦存特性基本一致，逡逑說明碳巧猛、鐵主要Ｗ碳化物的形式結(jié)合，參考相關(guān)文獻(xiàn)，高碳猛鐵中Q逡逑的碳化物主要存在形式依次為Ｍ１１７Ｃ３、ＭｎｓＣ２、ＭＩ１２３Ｃ６，ＭｍＣ３是最主要猛逡逑的碳化物，在離碳猛鐵中所占的比例最大。因此，當(dāng)高碳Q鐵被預(yù)氧化培逡逑２２逡逑

第二章高碳Q鐵的分析表征及熱力學(xué)分析逡逑（１０）邐３／２Ｆｅ＋0２＝ｌ／２Ｆｅ３0４邐－５６３３２０＋１６９．２４Ｔ邋－２９４２１／Ｔ＋８．８５逡逑用表２．１中數(shù)據(jù)繪出Ｍｎ－０系及Ｆｅ－０系的熱力學(xué)平衡圖，如圖２．４所示。逡逑從圖２．４－ａ中可看出隨著溫度升高，平衡氧分壓升高，氧化Q的穩(wěn)定性降低，逡逑分解可能性增加。在２００－２０００Ｋ時，ＭｎＯ穩(wěn)定性最高，Ｍｒｉ２化穩(wěn)定性最差。逡逑圖中Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ分別為Ｍｎ，ＭｎＯ，Ｍｎ］0４，Ｍｍ0３穩(wěn)定區(qū)，在流動空逡逑氣中加熱時，可認(rèn)為氧分壓為２．１ｋＰａ，當(dāng)溫度控制在６００°Ｃ時，ＩｇＰ0２／ｐａ邋＝逡逑－０．６９，對應(yīng)的點(diǎn)落在ＩＶ區(qū)中，即該條件下Ｍ化化穩(wěn)定存在。對圖２．４－ｂ，逡逑ＦｅＯ－Ｆｅ的平衡線與Ｆｅ３0４－ＦｅＯ平衡線在６００‘Ｃ相交，說明低于６００°Ｃ反應(yīng)逡逑的平衡氧分皮將超過反應(yīng)（８），ＦｅＯ比Ｆｅ３0４更易分解，低于６００’Ｃ時，不再逡逑存在ＦｅＯ與Ｆｅ的平衡

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 齊淵洪，周渝生，蔡愛平，尤武林，韋俊賢;用豎爐進(jìn)行�；F脫碳的研究[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);1994年01期

本文編號：2834555