《利用熔渣電解對鋼液進行脫氧和合金化》是依託北京科技大學，由張國華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用熔渣電解對鋼液進行脫氧和合金化
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張國華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題擬通過電化學的方法實現鋼液的脫氧和Si、Mn的合金化操作。在傳統的煉鋼過程中，需要首先將氧化物礦冶煉成鐵合金，然後將鐵合金加入到鋼液中進行脫氧和合金化。本研究通過在熔渣和鋼液中放置電極並施加直流電場，使熔渣發生電解，在渣鋼界面析出合金元素並直接進入鋼液完成鋼液的脫氧和合金化操作，可避免鐵合金的生產，有利於節能減排。本課題將通過對CaO-Al2O3-SiO2-FeO渣系的電解完成鋼液的脫氧操作；通過對CaO-Al2O3-SiO2-MnO渣系的電解完成鋼液的Si和Mn的合金化操作。將在恆電位以及恆電流兩種模式下研究渣成分、溫度以及陽極材料(石墨和金屬陶瓷)的影響，旨在實現對鋼液溶解氧的脫除和Si、Mn含量的精確控制。CaO-Al2O3-SiO2-FeO和CaO-Al2O3-SiO2-MnO體系的電導率以及成分、溫度和電化學參數對熔渣中不同金屬離子的析出順序的影響是本課題重點要研究的內容。
結題摘要
在傳統的煉鋼過程中，需要首先將氧化物礦冶煉成鐵合金，然後將鐵合金加入到鋼液中進行脫氧和合金化。本課題通過在熔渣和鋼液中放置電極並施加直流電場實現鋼液的脫氧和合金化操作。由於該工藝避免了鐵合金的生產，有利於節能減排。主要的研究內容及結果如下：研究了含鐵氧化物熔渣中鐵離子的價態，建立了鐵離子價態隨熔渣成分、溫度和氧分壓的理論方程，發現三價鐵離子的比例隨著氧分壓的增加，鹼度的增加，溫度的降低而增加；通過實驗測量研究了成分、溫度和氧分壓對含鐵氧化物熔渣、錳氧化物熔渣的電導率，闡明了其離子電導率和電子電導率隨不同因素的變化規律；考慮到在利用熔渣電解對鋼液進行脫氧或合金化時渣的電化學行為的重要性，單獨研究了含鐵氧化物熔渣在直流電場下的電解行為，研究了電流、渣系成分和溫度對電流效率及電解速率的影響規律，發現大電流，高溫度和高鹼度有利於電流效率和電解速率的增加；研究了利用熔渣電解對鋼液的脫氧，推導了熔渣電化學脫氧的動力學方程，並發現隨著施加電壓的增加，脫氧速率急劇增加，脫氧也更徹底；研究了利用熔渣電解對鋼液進行矽的合金化操作，發現隨著電極兩端施加電流的增加，鋼液中的Si含量和Si的合金化速率都在增加，同時鋼液中Ca和Al的含量變化很小。本課題得到的結論有望對電化學脫氧和合金化的工業生產提供基礎支持。
