微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳動力學研究.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。隨著國內(nèi)外鋼材市場需求量的持續(xù)增長，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)對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)下進行的，由于精煉溫度高導致金屬錳揮發(fā)嚴重，因此高碳錳鐵的固相脫碳就成為人們關注的問題。
　　 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，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熱傳導、熱對流和熱輻射三種傳熱方式由表及里地加熱物料，而微波加熱是依賴物料在微波電磁場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、即時性、整體性、高效性和清潔性的特點。大量實驗研究證明，微波加熱能夠顯著促進化學反應的進行。本文采用微波加熱噴動流化床和微波加熱固定床對高碳錳鐵粉固相脫碳進行了動力學研究，試圖研究微波加熱場是否有增強高碳錳鐵中碳離子擴散的能力。
　　 以空氣為流化氣體

3、，對高碳錳鐵粉進行了冷態(tài)流化試驗研究，并在此基礎上用微波加熱進行了高碳錳鐵粉熱態(tài)流化脫碳試驗研究。冷態(tài)流化試驗表明，噴動流化床比流化床更適合高碳錳鐵粉的流化操作，試驗所用的噴動流化床，物料重量為500 g時對應的最佳流化氣體流量為0.4 m3·h-1；物料重量為750 g時對應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℃，保溫時間60 min，高碳錳鐵含碳量降低1.4％左右。在微波加熱場中，保溫時間對高碳錳鐵脫碳的影響不顯著，而脫碳溫度對高碳錳鐵脫碳的影響顯著。
　　 以碳酸鈣粉為脫碳劑進行了高碳錳鐵粉固-固相脫碳試驗研究。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。試驗結(jié)果表明，隨著微波加熱溫度的提高和保溫時間的增加，高碳錳鐵粉的脫碳效果越來越好。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℃，保溫時間60min，進行脫碳對比試驗研究。試驗結(jié)果表明，微波加熱效率遠高于常規(guī)加熱效率。在相同物料配比、脫碳溫度和保溫時間的條件下，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