微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、世界上90％的錳鐵合金消耗于鋼鐵工業(yè)，幾乎所有鋼種在生產(chǎn)中均用到錳鐵合金。隨著國(guó)內(nèi)外鋼材市場(chǎng)需求量的持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)對(duì)錳鐵合金的需求量也明顯增加。其中，不但高碳錳鐵的需求量增長(zhǎng)較快，而且中、低碳錳鐵的需求量也逐年增加。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)中、低碳錳鐵是在液態(tài)下進(jìn)行的，由于精煉溫度高導(dǎo)致金屬錳揮發(fā)嚴(yán)重，因此高碳錳鐵的固相脫碳就成為人們關(guān)注的問(wèn)題。
　　 微波是一種快速高效加熱冶金粉料的清潔能源。作為一種全新的加熱技術(shù)，微波加熱不同于

2、常規(guī)加熱。常規(guī)加熱是由外部熱源通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種傳熱方式由表及里地加熱物料，而微波加熱是依賴(lài)物料在微波電磁場(chǎng)中的電磁性能變化而產(chǎn)生的“體積性加熱”。微波加熱具有選擇性、即時(shí)性、整體性、高效性和清潔性的特點(diǎn)。大量實(shí)驗(yàn)研究證明，微波加熱能夠顯著促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。本文采用微波加熱噴動(dòng)流化床和微波加熱固定床對(duì)高碳錳鐵粉固相脫碳進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，試圖研究微波加熱場(chǎng)是否有增強(qiáng)高碳錳鐵中碳離子擴(kuò)散的能力。
　　 以空氣為流化氣體

3、，對(duì)高碳錳鐵粉進(jìn)行了冷態(tài)流化試驗(yàn)研究，并在此基礎(chǔ)上用微波加熱進(jìn)行了高碳錳鐵粉熱態(tài)流化脫碳試驗(yàn)研究。冷態(tài)流化試驗(yàn)表明，噴動(dòng)流化床比流化床更適合高碳錳鐵粉的流化操作，試驗(yàn)所用的噴動(dòng)流化床，物料重量為500 g時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳流化氣體流量為0.4 m3·h-1；物料重量為750 g時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳流化氣體流量為0.8 m3·h-1。微波加熱高碳錳鐵粉熱態(tài)流化脫碳試驗(yàn)表明，物料重量為750g，空氣流量為1.0 m3·h-1，微波加熱溫度500～600℃

4、，保溫時(shí)間60 min，高碳錳鐵含碳量降低1.0％左右；微波加熱溫度700～800℃，保溫時(shí)間60 min，高碳錳鐵含碳量降低1.4％左右。在微波加熱場(chǎng)中，保溫時(shí)間對(duì)高碳錳鐵脫碳的影響不顯著，而脫碳溫度對(duì)高碳錳鐵脫碳的影響顯著。
　　 以碳酸鈣粉為脫碳劑進(jìn)行了高碳錳鐵粉固-固相脫碳試驗(yàn)研究。在C:CO2為1:1條件下，微波加熱物料至為900℃、1000℃、1100℃、1200℃，且各溫度下分別保溫0 min、20 min、40

5、min、60 min。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著微波加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的增加，高碳錳鐵粉的脫碳效果越來(lái)越好。在C:CO2為1:1.8條件下，將其混均后分別放入微波加熱爐和馬弗爐中，加熱至為900℃、1000℃、1100℃、1200℃，保溫時(shí)間60min，進(jìn)行脫碳對(duì)比試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，微波加熱效率遠(yuǎn)高于常規(guī)加熱效率。在相同物料配比、脫碳溫度和保溫時(shí)間的條件下，微波加熱的脫碳效果優(yōu)于常。規(guī)加熱的脫碳效果，微波加熱高碳錳鐵粉脫碳后的金屬損