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碳饱和熔铁中Ti(C,N)析出规律的研究

李新生

   近年来,随着高炉冶炼的进一步强化,加快了高炉炉缸、炉底的侵蚀,尤其炉役后期,炉底炉缸水温超标的现象经常发生。高炉是冶炼强化的基础,如何延长高炉寿命已成为我国炼铁生产中一个十分重要的问题。在高炉中加入一定量的含钛物料可以起到保护高炉、延长高炉寿命的作用,自上世纪80年代我国高炉开始应用含钛物料护炉以来,该项技术已得到广泛的应用,成为维护高炉炉缸、炉底的重要措施。在含钛物料护炉的高炉冶炼过程中,高炉内含钛量过低时,达不到护炉效果;含钛量过高时,易造成高炉内渣铁粘度过大,不利于高炉冶炼。为了达到最佳的护炉效果与经济效益,熔铁中钛要多少含量时才有Ti(C,N)的析出,不是很清楚,大多采用热力学数据进行预测,因而对含钛物料护炉的相关理论还待进一步研究,含钛物料护炉操作的科学性、实践性有待进一步完善。 本实验采用过饱和析出法,模拟高炉目前的冶炼状况对熔铁中Ti(C,N)的析出规律进行研究,得到了多元系Fe-C_(sat)-Ti-(N)-j(j=Si、S、P、V、Mn等)中钛溶解度的数学表达式;温度、氮分压、Si、V、Mn等对钛溶解度的影响。结果表明:在实验温度1633K~1753K范围内,钛溶解度随着温度的升高而增大;在氮气气氛中,钛溶解度随着氮分压的增大而降低。当温度一定时,钛溶解度随着硅含量的增加而降低;随着锰、钒含量的增加而增大。 通过试样表面成分的能谱分析发现,Ti(C,N)沉积在坩埚底部多,而铁液表层、坩埚侧面均较少。当熔铁中钛、碳(氮)达到过饱和时,TiC(TiN)能以晶体形式析出,主要包括两个过程:(1)成核阶段;(2)晶核长大阶段。在TiC与TiN形成的理想固溶体Ti(C,N)中,经推导得到Ti(C,N)中TiC的摩尔分数与氮分压、温度的关系式,N_(TiC)=1/(1+P_(N_2)~(1/2)×e~((18495/T)-10.1))。在实验温度范围内,当P_(N_2)一定时,N_(TiC)随着温度的升高而增大;当温度一定时,N_(TiC)随着P_(N_2)增大而减少。 对TiC、TiN含量与铁液成分的关系,研究结果表明,在一定温度下,当硅、钒含量一定时,TiC含量随氮分压的增大而减少;当氮分压一定时,TiC、TiN含量随硅、钒含量的增加而减少。……   
[关键词]:高炉;熔铁;钛溶解度;TiC;TiN;Ti(C;N)
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2006年
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