FeSi75合金高溫粒化新工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、鐵合金是煉鋼過程中必不可少的添加劑，常用作合金劑、脫氧劑等，被稱為鋼鐵工業(yè)的“味精”。目前煉鋼廠對加入到轉(zhuǎn)爐中的鐵合金要求成分均勻、粒度適中（10mm左右）、形狀規(guī)則（球形）、純凈度高（氧化率低、雜質(zhì)少）等，然而傳統(tǒng)鐵合金粒化技術(shù)采用了破碎制粒工藝，得到的顆粒存在粒度不均勻、成分偏析嚴(yán)重、形狀不規(guī)則等問題；此外，傳統(tǒng)工藝會產(chǎn)生大量的粉塵，不僅污染環(huán)境，而且危害工作人員身體健康，處理這些粉塵也會增加成本。針對上述問題，國際上已開發(fā)了解決和

2、部分解決上述問題的鐵合金?；夹g(shù)，并且部分工藝已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但對于這些工藝而言，仍然存在兩大共性問題：大多數(shù)的?；夹g(shù)依然是破碎制粒，只是破碎的方式發(fā)生了改變，帶來的問題還是未能解決；高溫粒化工藝幾乎都采用水冷的方式，雖然水的冷卻強(qiáng)度高，但隨之帶來的合金氧化、環(huán)境污染、安全保障、余熱利用等問題也不能有效解決。針對目前鐵合金粒化存在的問題，本文提出了一種新的高溫?；に?，并設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的?；b置，通過實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法，對

3、提出的新工藝?；瘷C(jī)制、顆粒形貌、粒度分布及其表面氧化狀態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上，建立了?；辖鹑鄣蔚某叽珙A(yù)測模型、飛行軌跡模型及其冷卻過程模型，并將模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。此外，通過鐵合金與不同材質(zhì)的轉(zhuǎn)杯進(jìn)行?；瘜?shí)驗(yàn)，對比分析了潤濕性對鐵合金?；袨榈挠绊懸?guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用多孔轉(zhuǎn)杯作為?；鞯男滦丸F合金高溫?；に?，得到的顆粒球形度好、粒度均勻，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鐵合金?；に嚧嬖诘牟?/p>

4、足，能避免粒徑小于1mm的細(xì)小顆粒產(chǎn)生。②轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速和開孔孔徑是影響鐵合金顆粒形貌、粒度組成的重要工藝參數(shù)。采用石墨轉(zhuǎn)杯，開孔孔徑為10mm和12mm，轉(zhuǎn)速在150~200rpm時，得到的合金顆粒平均粒徑均在10mm左右，且粒徑低于4mm的顆粒所占比例不超過10％，在本研究的實(shí)驗(yàn)條件下為最佳的?；瘲l件。③?；辖痤w粒的表面氧化程度與顆粒粒度及冷卻介質(zhì)有關(guān)。水冷條件下，隨著合金顆粒粒度的增加，其氧化程度呈逐漸降低的趨勢，表面氧化層厚度也呈減

5、小的趨勢；其中粒度范圍在10~13mm的合金顆粒，吸氧僅為0.05%，氧化層厚度為16μm，符合煉鋼廠對入爐鐵合金粒度大、純凈度高的要求。同一粒度范圍內(nèi)，風(fēng)冷得到的顆粒氧化程度低于水冷；粒度小于4mm的合金顆粒風(fēng)冷吸氧0.07%，而水冷達(dá)到了0.13%；此外，風(fēng)冷對于后續(xù)的余熱回收具有方便快捷、效率更高等優(yōu)點(diǎn)。④與硅鐵合金原料相比，?；蟮墓梃F合金顯微組織更加精細(xì)，物相也相對均勻，說明本研究所提出的鐵合金高溫?；鹿に嚳捎行У母纳乒梃F合

6、金鑄塊中的成分偏析問題。⑤通過實(shí)驗(yàn)觀察和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，硅鐵合金多孔轉(zhuǎn)杯?；^程主要以線狀分裂模式為主；通過 Rayleigh擾流理論構(gòu)建了?；辖鹑鄣蔚某叽珙A(yù)測模型：此處為公式，模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好；通過牛頓運(yùn)動定律，構(gòu)建了?；鄣蔚娘w行軌跡模型：此處為公式，得到了合金顆粒的分布特性；通過牛頓冷卻定律，構(gòu)建了?；辖鹑鄣蔚睦鋮s過程模型：此處為公式，得到熔滴在飛行過程中溫度隨時間、風(fēng)量的變化規(guī)律以及冷卻時間與風(fēng)量的關(guān)系。模型的建

7、立對于?；b置的工業(yè)化生產(chǎn)以及后續(xù)余熱回收方法的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。⑥FeSi75合金與轉(zhuǎn)杯的界面張力是影響鐵合金?；袨榈闹匾蛩刂?，界面張力越大，則合金液在旋轉(zhuǎn)?；^程中越容易脫離轉(zhuǎn)杯。FeSi75合金與石墨的潤濕性很好，表觀接觸角僅在7.5°左右，而與氧化鋁的潤濕性較差，表觀接觸角在45°左右。在同一轉(zhuǎn)速和開孔孔徑條件下，與石墨轉(zhuǎn)杯相比，氧化鋁轉(zhuǎn)杯得到的顆粒球形度更好、粒度更均勻，但平均粒徑較小。因此，要獲得球形度好的顆粒需