微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO2的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO2的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol 1.     

微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳

高碳铬铁无渣脱碳法可避免有毒铬渣的排放,利用微波场可快速加热粉状物料的特性,在高碳铬铁粉中配加一定比例的碳酸钙粉,可实现高碳铬铁粉快速固相脱碳.实验结果表明:配加一定比例的碳酸钙粉,不会影响内配碳酸钙高碳铬铁粉混合物料的微波加热特性;提高混合物料的脱碳摩尔比、微波加热温度和保温时间,有利于高碳铬铁粉的深度脱碳,但相应加剧脱碳铬铁粉的氧化程度.合适的固相脱碳条件为:脱碳摩尔比1∶1.0~1∶1.4,微波加热温度1100℃,保温脱碳时间60 min.在上述条件下可使碳质量分数为8.16%的高碳铬铁粉脱碳至3.91%~1.71%,脱碳率为52.08%~79.04%.     

微波场与常规场高碳铬铁粉固相脱碳显微结构对比

研究不同加热场对物料显微结构的影响,为微波加热场的特殊效应提供佐证。以内配碳酸钙高碳铬铁粉为研究对象,采用微波加热和常规加热进行固相脱碳,并对高碳铬铁粉显微结构进行对比研究。实验结果表明:微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,(Cr,Fe)7C3开始分解,在晶粒边缘形成少量的(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe);而常规加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,其金相组织结构没有发生明显的变化;当脱碳温度提高到1 000℃和1 100℃时,微波场高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3逐渐消失,(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)大量出现,且分布均匀;而常规加热下(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)含量较少且偏析严重,当脱碳温度达到1 200℃时,微波场中(Cr,Fe)7C3几乎完全分解转变为(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe),而常规加热下仍有较多(Cr,Fe)7C3残留,分布极不均匀,氧化程度也明显高于微波加热。微波加热下固相脱碳反应要求的温度低,反应速度快,反应较均匀,氧化程度低,体现出微波加热的优越性,证明微波场对高碳铬铁粉中碳的扩散能力具有明显的增强作用。     

微波场中高碳铬铁粉固相脱碳机理研究

结合背散射电子图像、X射线衍射分析,探讨微波加热场中高碳铬铁粉的脱碳机理。分析结果表明,微波加热时,CO2首先与高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3发生反应,然后再与其他铬铁碳化物反应;保温时间一定后,提高微波加热温度,高碳铬铁粉中(Cr0.7Fe0.3)7C3的比例减小,而(Cr0.7Fe0.3)23C6和铬铁素体相(CrFe)的比例增加;由于铬易被氧化,高碳铬铁固相脱碳时,物料发生了不同程度的氧化,且温度升高,氧化程度加剧。为进一步研究微波处理冶金粉料奠定基础。     

微波加热高碳锰铁粉固相脱碳显微结构

对脱碳物料进行碳含量测定并采用电子探针及X线衍射(XRD)进行显微结构和物相分析。研究结果表明:在实验件下,高碳锰铁粉的碳含量由6.61%分别降至1.54%,1.13%,1.05%,0.94%;脱碳物料的显微结构主要为包裹与镶嵌结构、球形层状结构和实心球形结构,物相组成主要为金属锰、金属锰铁、低碳锰铁碳化物和氧化钙。脱碳温度在900℃时的综合脱碳效果最好,脱碳物料的氧化程度低且无锰酸钙等成分。     

微波加热喷动流化床高碳铬铁粉固相脱碳显微结构研究

以空气作为流化气体,在微波加热喷动流化床中对高碳铬铁粉进行固相脱碳,研究不同温度和保温时间条件下对物料显微结构的变化。试验表明,加热温度800℃、保温1h,高碳铬铁中粗大的(Cr,Fe)7C3开始分解,并产生少量(Cr,Fe)23C6-(CrFe),呈不规则星点状分布在(Cr,Fe)7C3晶粒内部;随着加热温度的提高和保温时间的延长,星点状的(Cr,Fe)23C6-(CrFe)逐渐变大,形成类蜂窝状结构;加热温度1 000℃、保温3h,粗大的(Cr,Fe)7C3晶体分解形成网络状结构。在微波加热喷动流态化条件下,高碳铬铁粉固相脱碳效果明显,反应均匀,能够有效抑制粘接失流现象。     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明:单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.     

微波加热喷动流化床冶金反应器设计与分析

利用微波快速加热粉状冶金物料的特性,结合气-固相喷动流化床传热传质的优良特性,设计了一种新型的冶金反应器——微波加热喷动流化床,分析了微波加热喷动流化床的结构特点和操作参数。结果表明,微波加热搅拌喷动流化床是一种较常规喷动流化床更为有效的强化固相脱碳的反应器;采用微波加热搅拌喷动流化床,把微波加热场、微波电磁场与气-固相搅拌喷动流化场有机地结合起来,可以改善传统流态化固相脱碳的动力学条件。该方案是一种具有应用价值的新技术和新工艺。     

微波加热含碳碳酸锰矿粉升温机理

利用微波冶金炉对无烟煤和碳酸锰矿粉的混合物料进行加热,研究含碳碳酸锰矿粉在微波场中的升温机理。研究结果表明：含碳碳酸锰矿粉具有优良的微波加热特性和自还原性;在微波加热频率为2．450GHz、碳氧原子摩尔比分别为1．1,1．2和1.3时,微波加热混合物料至1473K的升温速率平均最高达到140．7K／min;不同的加热温度和配碳比下混合物料的介电常数较大,都在5．5左右,而磁导率为1左右,属介电损耗型;微波加热含碳碳酸锰矿粉的升温性能主要取决于含碳碳酸锰矿粉的电磁性能,而电磁性能的改变主要是由物料加热过程中产生的化学反应、晶体结构变化及缺陷状态的改变引起的;配碳比提高,物料吸收微波的能力有所提高;在相同的配碳比下,加热温度升高,吸收微波的能力有所减弱。     

微波场中锰矿粉碳热还原反应研究

采用微波加热和常规加热对锰矿粉的碳热还原反应进行了研究.利用热重分析仪研究温度、粒度和碳氧原子摩尔数比等因素对微波场中锰矿粉碳热还原反应速率的影响,并通过拟合得到碳热还原反应过程动力学方程,进而得到微波加热相对于常规加热碳热还原的速率增加因子Q.实验结果表明:在微波加热时,随着碳氧原子摩尔数比的升高,物料升温速率随之提高;同时,反应前期升温速率较大,随着反应的进行,升温速率逐渐降低.提高碳氧原子摩尔数比和温度,微波加热碳热还原反应速率加快.减小粒度可以提高反应速率,但当粒度减小到150目时,进一步减小粒度后,反应速率不会有明显的提高.相同的温度和保温时间下,微波加热失重率远大于常规加热,微波加热的促进作用在低温和低温反应后期更为显著.     

含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性

采用微波加热法避免传统加热方式带来的粉状物料传热传质不均匀的现象. 利用微波冶金炉,针对含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性进行了研究. 结果表明,含碳铬铁矿粉在频率2.450 GHz的微波场中具有良好的升温特性. 在微波加热功率10 kW、含碳铬铁矿粉1 kg的条件下,含碳铬铁矿粉在7 min内温度可升至1 100 ℃,升温速率为157.1 ℃·min-1;而含碳磁铁矿粉在10 min内温度升至1 000 ℃,升温速率仅为100 ℃·min-1. 提高配碳比,可提高含碳铬铁矿粉的升温速率和降低轻烧钙质石灰粉对物料升温速率的影响.     

微波加热含碳锰矿粉固相还原脱磷影响因素分析

在rC：rO原子摩尔比为1.06、rCaO：rSiO2分子摩尔比为1.27的条件下,将含碳锰矿粉放入微波冶金炉中进行固相还原脱磷。结果表明,加热温度为1000～1300℃时,其气化脱磷率在50%以上。随着加热温度的提高,气化脱磷率减少;1200℃时随着保温时间的增加,气化脱磷率则有增加的趋势。微波场中,含碳锰矿粉还原气化脱磷率与微波加热温度、保温时间有密切关系。     

U71Mn钢在空气中高温脱碳实验研究

为了研究U71Mn重轨钢在空气中的高温脱碳规律,对U71Mn重轨钢进行了空气中950℃、1050℃、1150℃和1250℃等四个不同温度条件下的恒温30min、60min、90min、120min的加热,通过金相法检测了上述条件下的脱碳层深度,在考虑碳扩散和氧化后,进行了脱碳动力学计算。结果表明,U71Mn钢在950℃-1250℃温度加热时,随着温度的升高和时间的延长,脱碳层深度逐渐增加,碳原子的扩散长度与加热时间的平方根成线性关系,扩散激活能为133.08KJ/mol。     

电炉炼钢厂粉尘在微波场中的升温特性

对电炉炼钢厂粉尘在微波场中的升温特性进行研究.结果表明,电炉炼钢厂粉尘对微波具有很好的吸波能力,其中不锈钢厂电弧炉粉尘在微波场中约15 min内温度就可达1 000 ℃以上.随着微波功率的增加,粉尘表观升温速率增大.不同配碳比下粉尘的表观升温速率均较大,介于105～126 ℃/min之间.随着物料质量的减少,在微波场中粉尘的表观升温速率增大.粉尘颗粒粒径对表观升温速率的影响不显著.     

2205双相不锈钢中σ相的析出规律

2205双相不锈钢经过1300℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后,在不同温度下保温不同时间后水冷.利用金相显微镜和透射电镜观察试样的组织,用 Image Tool 软件分析组织中σ相的含量,研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律.在950℃保温,当冷轧变形量从50%增大到85%时,σ相析出时间从30 min 缩短为3 min.冷轧变形量为85%的试样,在950℃保温,当保温时间从3 min 延长至30 min 时,σ相的体积分数从1.2%增大到11.8% .在 875~950℃保温5 min 后,当温度从875升高至950℃时,σ相的体积分数从8.9%降低至3.6%;在975℃保温5 min 后,组织中不存在 σ相.     

微波快速活化粉煤灰提铝

利用微波辐照对粉煤灰-碳酸钙混合物料进行热活化,研究了微波入射功率及加热温度对活化产物氧化铝浸取率的影响。结果表明,微波功率为350W时,混合物料从室温升至800℃需64s,微波功率为500W时,从室温升至800℃仅需32s。经800℃加热60s后,粉煤灰中氧化铝提取率可达95%。微波辐照粉煤灰易形成大量液相,利于固相合成反应,从而得以低温快速活化粉煤灰。     

钢渣在微波场中还原脱磷的工艺

在1100～1400℃温度内,利用微波加热方式对转炉钢渣的碳热还原行为进行研究.结果表明,钢渣和无烟煤粉是微波的良吸收体,钢渣在微波场中经碳还原可得到直径为10～20 mm的Fe-C合金.研究了脱磷率高低与碳当量、温度以及保温时间之间的关系.在低温条件下实现了钢渣的还原脱磷,脱磷率平均可达到85%.     

Fe2O3转变为Fe3O4粉末的微波碳热还原

以活性炭为还原剂及以氩气为保护气,采用微波碳热还原的方法,将弱磁性的Fe2O3还原成强磁性的Fe3O4,并研究焙烧温度、保温时间以及SiO2粉末的加入对其还原焙烧成分及磁化效果的影响规律.结果表明:在配碳量一定的条件下,焙烧温度是微波碳热还原的关键因素,随着温度的升高,还原产物中Fe3O4的含量发生有规律的变化;650℃、保温5 min的条件下经微波还原后生成了纯Fe3O4粉末,其磁化率和还原度分别达到理论值2.33和11.11%;含SiO2的Fe2O3粉末在750℃以上进行微波还原,会生成大量的硅酸亚铁和氧化亚铁,导致Fe3O4含量降低,恶化还原焙烧指标,所以微波磁化焙烧的最佳温度应在570~650℃.     

锰-铝-碳永磁合金的磁性与组织

研究了锰67.61～73.58％,碳0.51～0.96％范围内的锰—铝—碳永磁合金的磁性、显微组织和亚稳态铁磁性τ相的稳定性。从高温平衡态ε相控速冷却或淬火随后回火均能获得τ相,但控速冷却样品的磁性能低。由于碳的作用,使ε相转变减缓,ε相区下移,临界温度降低80℃～100℃。τ相的稳定性随锰、碳含量而变化,在合适的含C量范围内,随Mn含量增加,τ相稳定性降低;淬火样品在不同温度加热60分钟,组成为71.76％Mn0.96％C的样品700℃τ相开始分解;组成为72.48％Mn0.7％C的样品600℃τ相开始分解。     

微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘的热力学及实验研究

采用微波加热方法进行碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘,并计算粉尘中金属氧化物的理论开始还原温度.结果表明,微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘在热力学上可行.实际测量的粉尘中金属开始还原温度比理论计算值低.微波加热物料过程中形成的热点和电弧可能导致局部高温,有利于碳热还原反应的进行.在900 ℃下,有部分粉尘被还原,随着温度的升高,粉尘的还原程度增大.还原出来的金属相主要以Fe-Cr-Ni合金的形式存在,且成分分布不均匀,残余相主要以FeCr2O4、Fe3O4、CaSiO3、(Mg,Al)SiO3和CaMgSiO4形式存在.