微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著鉻錳系不銹鋼等低碳合金鋼的快速發(fā)展，對中、低碳錳鐵的需求日益增大。用高碳錳鐵為原料生產(chǎn)中、低錳鐵的研究工作雖已取得了長足的進(jìn)展，但目前高碳錳鐵脫碳都是在液相條件下進(jìn)行，眾所周知，由于高碳錳鐵液相脫碳溫度較高，錳的蒸氣壓相對較高，錳與氧的結(jié)合能較大，因此，液相條件下的脫碳反應(yīng)表現(xiàn)出很高的錳揮發(fā)損失、嚴(yán)重氧化以及金屬回收率較低的現(xiàn)象。針對以上問題，本文對微波加熱高碳錳鐵固相脫碳進(jìn)行了一系列研究。進(jìn)行了高碳錳鐵脫碳反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算，研究了

2、微波加熱場中高碳錳鐵粉和碳酸鈣粉混合物料的吸波特性，研究了高碳錳鐵粉固相脫碳脫碳條件對脫碳效果的影響，利用碳硫分析儀、電子探針、掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀研究了脫碳前后物料的成分及組織結(jié)構(gòu)變化，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀研究了微波加熱高碳錳鐵固相脫碳物料的電磁性能，研究了微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳反應(yīng)的動力學(xué)規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　(1)以O(shè)2、CO2或H2O(g)作為高碳錳鐵脫碳劑在熱力學(xué)上均是可行的，其中，CO2作為脫碳劑脫碳效果

3、好。
　　(2)高碳錳鐵粉的微波吸收性優(yōu)于碳酸鈣粉，其混合物料表現(xiàn)出良好的微波吸波性，為微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)微波加熱高碳錳鐵粉的比加熱速率為2.07℃·kg-1·kW-1·min-1～2.22℃·kg-1·kW-1·min-1，而常規(guī)加熱高碳錳鐵粉的比加熱速率僅為1.54℃·kg-1·kW-1·min-1～1.78℃·kg-1·kW-1·min-1，高碳錳鐵粉在微波加熱場中具有優(yōu)異的升溫特性，微

4、波加熱方式明顯優(yōu)于常規(guī)加熱方式。
　　(4)微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳物料的碳含量隨脫碳溫度的升高、保溫時(shí)間的延長、摩爾比的增高而降低;高碳錳鐵粉在微波加熱場中進(jìn)行固相脫碳，適宜的脫碳條件:脫碳溫度1000℃，脫碳摩爾比1∶1.18，保溫時(shí)間60min。
　　(5)微波加熱高碳錳鐵粉到900℃、1000℃、1100℃、1200℃時(shí)分別保溫脫碳60min，其脫碳率分別為76.69％、82.90％、84.11％、85.75％，遠(yuǎn)

5、高于常規(guī)加熱條件下的脫碳率(31.94％、57.23％、58.84％、88.02％);在相同的脫碳條件下，微波加熱高碳錳鐵粉脫碳后脫碳物料的氧化程度、錳的損失率均低于常規(guī)加熱脫碳后脫碳物料的氧化程度、錳的損失率。
　　(6)微波加熱較常規(guī)加熱高碳錳鐵粉不同溫度固相脫碳的脫碳物料顆粒尺寸小;隨脫碳溫度的升高，物料出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，顆粒聚集，顆粒粒徑增大;常規(guī)加熱脫碳物料的燒結(jié)現(xiàn)象高于微波加熱脫碳物料的燒結(jié)現(xiàn)象，說明微波加熱減緩了物料的燒

6、結(jié)作用。
　　(7)頻率在2～18GHz范圍內(nèi)，高碳錳鐵粉和脫碳物料的極化弛豫主要來源于偶極子極化和界面極化，其抗磁性來源于碳原子;微波加熱頻率為2.45 GHz時(shí)，高碳錳鐵粉良好的的微波升溫特性歸因于磁損耗和介電損耗的共同作用。隨著微波加熱溫度的提高，脫碳物料的相對復(fù)介電常數(shù)趨于穩(wěn)定，表明碳化物相最終脫碳向錳、鐵相轉(zhuǎn)變。
　　(8)微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳反應(yīng)為界面反應(yīng)速控，近似為一級反應(yīng);微波加熱場中高碳錳鐵粉固相脫碳