取向硅钢脱碳退火的试验研究

 通过取向硅钢脱碳退火的实验室研究,比较了炉内气氛、退火时间、水温对不同初始碳含量的取向硅钢脱碳效果的影响,结果表明：控制气氛中合理的PH2O/PH2比,适当延长退火时间,保持一定的水温,有助于改善最终的脱碳效果;初始碳含量为0.036%的取向硅钢,试验退火条件下均可获得良好的脱碳效果。初始碳含量为0.051%的取向硅钢,脱碳效果不理想,其较优脱碳退火方案为：炉温825℃、气氛30%H2+70%N2、时间7min、水温60℃。     

气氛条件对铁碳合金薄带气—固反应脱碳的影响

试验以初始碳含量为4.25%,厚度为1 mm铁碳合金薄带为研究对象,利用Ar-H_2O-H_2弱氧化性气氛在高温条件下,开展气—固反应脱碳研究。通过正交试验和单因素方法研究了水浴温度、初始H_2含量、气体流量对1mm铁碳合金薄带脱碳的影响。试验结果表明:在脱碳温度一定的条件下,气氛条件相关的气体流量、初始H_2含量、水浴温度对脱碳效果影响的显著性递减。本试验条件下,在200~500 mL·min~(-1)范围内增大气体流量,能显著改善脱碳效果;当水浴温度超过333 K时,铁碳合金薄带表面铁元素开始发生氧化,表面形成致密的铁氧化层导致脱碳速率显著下降。在1 413 K脱碳温度下,固态脱碳适宜的气氛条件为:气体流量500 mL·min~(-1),初始H_2含量为15%,水浴温度333 K。     

固态脱碳过程中锰钢微观组织演变及力学性能

兼具高强度和高塑性的钢铁材料具有广阔的应用前景。为了提高钢铁材料强塑性，提出了一种利用固态脱碳制备具有梯度结构的钢铁材料的工艺策略，并以厚度为1 mm、碳质量分数为2.7%的中锰钢板为研究对象，在H₂O-H₂气氛下开展固态脱碳试验研究，利用碳硫仪测定脱碳后中锰钢平均碳含量，利用光学显微镜观察脱碳后中锰钢显微组织和表面氧化情况，对脱碳后中锰钢进行一次热轧-回火处理，利用万能拉伸试验机测量中锰钢力学性能。结果表明，随着脱碳温度升高，脱碳量逐渐增加；随着脱碳时间延长，中锰钢表面氧化层厚度逐渐增加。升高温度会增加固溶碳迁移速度，并非温度越高氧化层厚度生长越快，脱碳过程氧化层的调控应根据目标碳含量合理调节脱碳温度、气氛条件和脱碳时间。在1 383 K温度下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7%脱至0.5%以下，氧化层厚度可控制在15μm以下；采用固态脱碳处理后的中锰钢形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构，随脱碳时间延长梯度层逐渐向中心迁移，梯度层的演变是由固态脱碳过程中锰钢内固溶碳向表面迁移导致的，利用固态脱碳制备钢铁材料，有利于产生额外的应变硬化...     

2 mm铁碳合金薄带固态脱碳试验

 为了探究2 mm厚的铁碳合金薄带固相脱碳规律。试验以Ar-H2-H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe-C合金薄带进行脱碳。把初始碳质量分数为4.15%和3.20%的2 mm铁碳合金薄带分别放入加热场中,然后控制不同加热温度和脱碳时间进行脱碳研究。结果表明,碳向反应界面的扩散是脱碳反应的限制性环节,脱碳温度的升高和脱碳保温时间的延长均有利于脱碳,初始碳质量分数不同的铁碳合金薄带前期脱碳速率相同。由于薄带较厚,恒温脱碳不能达到脱碳要求,从而提出了分段加热脱碳法,脱碳效果良好,初始碳质量分数为4.15%的铁碳合金薄带70 min可脱到0.28%,初始碳质量分数为3.20%的铁碳合金薄带50 min可脱到0.23%。     

CO2和H2O气氛下Fe-C合金薄带脱碳对比

 为了对CO₂和H₂O两种气氛的脱碳效果进行对比,将碳质量分数约为4.2%的Fe-C合金薄带分别在两种气氛中进行脱碳处理。通过热力学分析结合试验保证碳被脱除且铁不氧化的气氛条件分别为:Ar-CO-CO₂(气体流量为850 mL/min,CO的体积分数为25%,$P_{CO_2}$/(P_CO+$P_{CO_2}$)为0.26),Ar-H₂-H₂O(气体流量为500 mL/min,H₂体积分数为15%,水浴温度为313 K)。当脱碳温度为1 413 K时,Ar-H₂-H₂O气氛下,脱碳时间为50 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.6%,Ar-CO-CO₂气氛下,脱碳时间为70 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.92%。当脱碳时间相同时,Ar-H₂-H₂O的脱碳效果优于Ar-CO-CO₂的脱碳效果,由于随着脱碳反应的进行薄带表面与氧化气体反应达到平衡,Ar-H₂-H₂O反应平衡时薄带的碳活度要低于Ar-CO-CO₂气氛条件的碳活度,导致Ar-H₂-H₂O气氛条件下薄带的碳浓度梯度高于Ar-CO-CO₂气氛条件,进而导致Ar-H₂-H₂O气氛条件的扩散通量大,脱碳效果好。     

铁碳合金薄带气固反应脱碳工艺

提出了高炉铁水双辊连铸薄带十高温气固反应脱碳,生产钢带的全新工艺流程.实验以高碳铁碳合金板带为研究对象,在Ar-H2-H2O气氛下可控气氛管式炉内,利用高温气固反应脱碳机制,探索铁碳合金固态下脱碳而铁基不氧化的可行性,确定可控气氛下脱碳的温度和气氛条件范围.实验结果表明:气氛条件对铁的氧化有显著影响,当水浴温度不大于60℃或气体流量不大于300 mL/min时,脱碳后基体中不存在铁的氧化物;当水浴温度达到70℃或气体流量达到450mL/min时,脱碳后基体中出现铁的氧化物,此时由于铁氧化的出现降低了脱碳效果.     

铁碳合金薄带气固反应脱碳试验

 提出了高炉铁水双辊连铸薄带＋高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程。试验以Ar-H2-H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe-C合金薄带进行脱碳。通过正交试验方法,研究了不同水浴温度（40～60 ℃）、脱碳时间（5～50 min）和脱碳温度（920～1 140 ℃）对脱碳效果的影响。研究结果表明,升高脱碳温度、水浴温度和延长脱碳时间均有利于合金薄带的脱碳,其中脱碳温度的影响最为显著,其次为脱碳时间,水浴温度对脱碳效果的影响最小。碳质量分数为4.05%,厚度分别为2.0、1.0、0.5 mm的薄带,在水浴温度为60 ℃时,1 140 ℃下固态脱碳25 min,薄带平均碳质量分数分别降至1.12%、0.41%和0.017%,证明了碳铁碳合金在可控气氛下通过气固反应脱碳生产中低碳钢带技术上可行。     

铁碳合金薄带气- 固反应脱碳动力学分析

为了研究铁碳合金薄带固相脱碳反应的动力学。试验以Ar- H2- H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe- C合金薄带进行脱碳。把铁碳合金薄带放入加热场中加热到1020、1080和1140℃,并分别保温脱碳0、10、30、50、60、70、80和90min。结果表明,碳向反应界面的扩散是脱碳反应的限制性环节,脱碳温度的升高和脱碳保温时间的延长均有利于提高脱碳量,而且提高反应温度有助于提高脱碳反应速率。铁碳合金薄带固态脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应表观活化能为144.9 kJ/mol。     

中碳域铁碳合金薄带气—固反应脱碳研究

为了研究中碳域铁碳合金薄带固态下的脱碳规律,试验以初始碳质量分数1.2%、1.5 mm厚的铁碳合金薄带作为研究对象,以界面气—固反应的形式对薄带进行脱碳处理。通过调整入炉Ar-H_2-H_2O的流量比例,控制气氛P_(H_2O)/P_(H_2)为0.61。脱碳温度选用1 353、1 413、1 453 K,保温脱碳时间为10～40 min,间隔为10 min。研究表明:薄带的脱碳反应近似为表观一级反应,求解得到反应活化能为68.85 kJ/mol,脱碳过程的限制性环节为碳在薄带基体内的扩散。拟合得出试验条件下薄带剩余平均碳含量经验公式为w_t=1.2e~((0.148 82-1.28×10~(-4)T)t)。提高脱碳温度既可有效提高脱碳速率又可增大极限脱碳量。随着脱碳处理时间的延长,碳的浓度梯度差减小、扩散行程加大,脱碳速率会逐渐降低并出现明显的转变节点。     

1.5 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳研究

为了研究1.5 mm厚的铁碳合金薄带固态下的脱碳规律,试验以初始碳质量分数为3.2%,1.5 mm厚的铁碳合金薄带作为研究对象,通过在真空气氛脱碳炉内通入一定比例的Ar-H_2-H_2O混合气体营造出弱氧化性气氛,在保证铁基体不发生氧化的前提下,分别将试样加热到1 293、1 353、1 413 K保温脱碳10~50 min,以气-固反应的形式对薄带进行脱碳处理。试验结果表明:脱碳反应近似为一级反应,反应活化能为111.9 k J/mol;脱碳温度的高低对脱碳效果影响显著,拟合得出1.5 mm厚的薄带最终碳含量随时间变化的计算式为w_t=3.2e~((0.196 12-1.62×10~(-4)T)t)。     

在RH真空脱气过程中促进脱碳

为提高在低碳范围内的真空脱碳速度,进行了基本原理试验。试验结果表明,扩大界面面积显然比增大总传质系数更有效。而扩大界面面积的最适用的方法之一是吹氩到钢液中。在150kg VIF(Vacuum Induction Furnace——真空感应炉)中试验研究了吹氩对脱碳速度的影响。结果表明,吹氩对提高脱碳速度是有效的,而且用双孔喷嘴的表观脱碳速度常数比用单孔喷嘴的速度常数大。此后,用水力模型试验研究了吹氩到真空室中的效果。为模拟脱碳速度,测定了CO_2的析出速度。喷嘴安装在真空室侧墙的最低部位。喷嘴数目为1个、8个或16个。同时,还进行了不吹气的试验,以作比较。把气体吹到真空室内对提高CO_2的析出速度是有效的。特别是在一定的气体总流量下,增加喷嘴数日更为有效。最后,进行了工业性试验。喷嘴的布置与水力模型中使用8个喷嘴时的情况相同。为使钢液循环而喷入插入管的气体流量为2500N1/min,吹入真空室内的气体流量为800Nl/min,喷嘴内径为2mm。结果表明,在10min内,可以将碳含量从200ppm降至10ppm。同时,计算出吹氩时的脱碳反应界面面积比不吹氩时脱碳反应界面面积大1.6倍。     

电工钢两相区脱碳退火的规律及其特点

两相区脱碳退火过程属于碳的异相扩散过程。在脱碳过程中,通过碳的扩散而不断发生γ→α相变。因此,在等温条件下,随着碳含量降低能发生γ→α相变的温度范围均属于两相区脱碳退火的温度范围,具体温度范围处在钢板的Ac_1和无碳合金的Ac_3之间。实验室和现场生产数据表明,与Ac_1温度以下的单相区脱碳退火相比,两相区脱碳退火有如下几个特点: (1) 根据成分的不同,脱碳速度可提高20～200％。 (2) 可得到粗大的、有一定织构度的柱     

1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳试验

 为了研究1 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳动力学以及探索不同温度对薄带脱碳效果的影响。以初始碳质量分数为4.2%、厚度为1 mm的铁碳合金薄带为研究对象,在气体流量为400 mL/min、[pH2O/pH2]为0.85的Ar-H2-H2O混合气氛条件下,以高温气-固反应形式开展脱碳试验研究。结果表明,提高脱碳温度可以明显提高脱碳效果,在1 413 K温度条件下脱碳30 min可以将碳脱至0.12%。宏观脱碳反应近似为表观一级反应,脱碳反应表观活化能为157.9 kJ/mol。脱碳反应初期主要受控于表面化学反应,后期碳在薄带内部的扩散成为主要限制性环节。     

超低碳钢RH混合喷吹Ar-CO2冶金反应特性

 钢铁生产过程CO₂的资源化利用对中国“碳达峰,碳中和”目标的实现起着重要作用。氩气驱动的RH(ruhrstahl-heraeus)真空装置是超低碳钢精炼的关键设备,利用高真空下钢水循环流动可有效脱碳、脱气和去除夹杂物。由于真空条件下CO₂可直接与钢水中碳反应生成CO,在实现脱碳的同时可促进熔池搅拌。因此,尝试将Ar-CO₂混合气体作为提升气体引入超低碳钢RH脱碳过程。首先,针对CO₂在RH脱碳条件下的冶金反应行为,通过热力学理论分析了不同压力下Fe-C-O熔体与Ar-CO₂的反应特性。其次,搭建了Ar-CO₂混合气体作为RH提升气体的工业试验平台,通过工业性试验研究了超低碳钢RH脱碳过程混合喷吹Ar-CO₂对钢水脱碳、脱氮和温降的影响。Fe-C-O熔体与Ar-CO₂反应热力学表明,在低于100 kPa和超低碳条件下,Ar-CO₂混合气体中的CO₂仍可能与钢水中碳反应,从而促进RH脱碳和脱气。工业性试验表明,喷吹100% CO₂、50% Ar+50% CO₂和100% Ar炉次出站平均碳质量分数分别为0.001 50%、0.001 57%和0.001 19%,因而混合喷吹Ar-CO₂并不会显著影响RH脱碳效率。同时,由于CO₂与钢水中碳反应十分有限,与喷吹100% Ar相比,喷吹100% CO₂和50% Ar+50% CO₂对RH脱氮效率和钢水温降没有明显影响。因此,超低碳钢RH脱碳时,完全可采用CO₂取代部分或全部氩气作为提升气体,尽管无法提高精炼效率,但仍具有显著的经济价值和环保优势。     

薄带厚度对Fe-C合金气-固脱碳反应的影响

为了研究薄带厚度对Fe-C合金薄带气-固脱碳反应的影响,实验采用初始碳质量分数为4.20%,厚度分别为0.6、1.0、1.5和2.0mm的Fe-C合金薄带作为原料,在Ar-H2-H2O弱氧化气氛条件下进行气-固脱碳反应。结果表明,不同厚度薄带的脱碳速率均随着脱碳时间的延长而降低,薄带越薄脱碳速率越快,碳在薄带内部向反应界面的扩散是整个脱碳反应的限制性环节;通过对实验数据的拟合得到脱碳时间、薄带厚度和脱碳量三者的经验公式,同时对脱碳规律进行了数学的描述,得出不同厚度薄带的脱碳反应均近似于一级反应。提出了可明显改善脱碳效果的分段加热脱碳法,采用该种方法,厚度为1.5mm的薄带在50min内其碳的质量分数可由初始的4.20%脱除到0.39%。     

首钢京唐300t RH快速深脱碳工艺技术

针对首钢京唐钢铁联合有限公司生产IF钢时,RH精炼时间过长的生产问题,进行了工艺现状调研分析,认为脱碳前、后期脱碳速率过低是限制性环节。为此,对影响脱碳速率的主要工艺,即压降制度、循环气体流量、废钢加入量及RH进站碳含量控制进行了优化。结果表明:脱碳前期预抽真空可以消除脱碳平台,提高前期的脱碳效率。脱碳后期将循环气体流量从3 000 L/min增至3 666 L/min,可增大钢水循环流量,提高脱碳效果。废钢对终点碳含量影响较大,应对废钢的加入量严格控制且在脱碳后期加入。实施优化措施后,脱碳前期与脱碳后期表观脱碳速率常数分别从0.05,0.03 min-1提高至0.226,0.07 min-1,平均终点碳含量与脱碳时间分别从15.5×10-6和17.5 min下降到10.2×10-6和14.4 min。     

浦项钢铁公司光阳厂用于生产超低碳钢的RH精炼技术的改进

为了了解操作条件（提升气体的流量、真空度、连通管直径和顶吹氧）对２５０ｔＲＨ真空处理装置脱碳性能的影响，进行了试验和理论研究。根据用Ｃｕ作为示踪物进行的完全混合时间的测定试验，加大提升气体流量或加大真空度，可以有效地缩短完全混合时间，但未观察到连通管内径的影响。加大连通管直径会促进冶炼超低砚钢时的脱碳过程。通过定向型多孔塞喷吹提升气体，可提高表现脱碳速度（Ｋｃ），生产超低碳时脱碳时间缩短。     

取向硅钢脱碳退火炉内衬抗渗碳隔热材料的优化

为了提高我国取向硅钢行业脱碳连续退火气氛炉内衬用抗渗碳隔热耐火材料的安全性和隔热效率,本文对国产高温抗渗碳隔热材料的热物理性能进行了探讨,并且与国外同类产品进行了对比分析。指出了提高抗渗碳隔热材料的使用寿命主要是通过改良砖材结构中的矿相组成;而提高国产抗渗碳隔热砖性能的技术途径是对显微组织结构(主要为气孔形状、大小)的优化以及对Fe_2O_3含量的控制。     

超低碳钢的精炼条件对RH脱气装置脱碳反应的影响

根据混合控制(包括真空室钢液中碳、氧的质量传递和碳、氧的循环流传递)机理,为阐明氧浓度对脱碳速度的影响,开发了一种用于 RH 脱碳新的反应模型。此模型还能够预测用 KTB 法把氧吹到真空室钢液面上对脱碳速度的影响。在 RH 的若干试验中发现,当钢包中钢水的碳浓度 C_L>200ppm 时,脱碳速度对钢包内钢水的氧浓度 O_L 有很大的依赖关系,而当钢水的碳浓度 C_L<200ppm 时,脱碳速度与钢水的碳浓度明显地成正比,因此,它对氧浓度 O_L 的依赖性就很小。虽然,模型研究预测的脱碳速度对 O_L有依赖关系,但是,计算的脱碳速度和观测的速度之间仍有些差别。这种差别可能由一部分尚未确知通过何种途径进入真空室内钢液中的氧所引起的。这部分氧既可能是由于熔渣被吸入到真空室带来的,亦可能是大气中空气渗进的结果。还用最新的数据研究了(在<50ppm 超低碳范围内)RH 真空室内碳的传质容积系数 ak_c,研究表明,ak_c 对碳浓度 C_L 和循环流量 Q 有很大的依赖性。     

粉末冶金铁基制品的烧结气氛

1.问:烧结气氛在烧结过程中起什么作用?铁基制品烧结时一般采用哪种气氛?答:烧结材料的最终物理机械性能除取决于材料本身和烧结规范以外,还取决于烧结气氛的种类和成分。不同的烧结材料需要使用不同的烧结气氛,并对气体的成分有一定的要求。烧结气氛的作用是:促进烧结致密化过程和保证烧结品具有要求的成分,以使制品达到所要求的性能和组织。铁基制品烧结时,一般希望无氧化、脱碳、渗碳等反应发生,并使铁粉颗粒表面的氧化物得到还原和除去压坯中的吸附气体。因此烧结气氛应具有还原性,并且其中不应该含有氧、亚硫酸气、硫化氢等气体。烧结气氛的选择还应考虑到气体的经济性。