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目前,铁水预处理工艺已经成为降低钢中硫含量,生产出高品质钢的关键工序之一。本论文深入调查了铁水炉外预处理工艺的应用现状、各种脱硫方法、脱硫剂的优缺点以及电磁搅拌在冶金中的应用优势。为提高铁水预处理脱硫效率,减少脱硫过程温降,本研究提出了利用电磁搅拌的铁水预处理脱硫新工艺,并进行了实验研究。
本研究使用CaO-10%CaF2脱硫剂,在有和无电磁搅拌条件下进行了脱硫实验。实验分成两部分进行。一是为进行铁水-渣界面搅拌而使用衬有镁砂内衬的石墨坩埚在高频加热装置加热下进行的实验;另一个是在温度精确控制下,使用刚玉坩埚在电阻加热装置加热下进行的实验。
在第一个实验中,研究了脱硫剂焙烧、温度(1530℃和1420℃)、搅拌位置(侧面和渣-金界面)与强度(8Hz,0~400A)对脱硫速度的影响;在第二个实验中,研究了搅拌方式(单侧竖直搅拌、“对向”和“对称”对置竖直搅拌、旋转水平搅拌)和搅拌强度(8Hz,0~500A)对脱硫速度的影响。
经过对不同时间从铁水中采样取得的样品中硫浓度的分析,得出了不同实验条件下铁水中硫浓度随时间变化情况,并计算出各个条件下,在脱硫过程中硫的有效传质系数。得到如下结论:
1.CaO-10%CaF2脱硫剂经过焙烧预处理后,脱硫能力得到明显提高;
2.在有与无电磁搅拌条件下,脱硫速度随着温度的升高不断提高;
3.存在最佳搅拌电流,使脱硫效率最高,其原因是电磁搅拌能改善脱硫的动力学条件但过强搅拌电流会使脱硫产物重新卷入铁水中;并在理论上得到搅拌参数与临界界面铁水流速的关系式;
4.脱硫温度相同的情况下,旋转电磁搅拌脱硫速度最快,载气+电磁搅拌次之。线性电磁搅拌的搅拌方式对脱硫速度的影响不大。