取向硅钢脱碳退火的试验研究

 通过取向硅钢脱碳退火的实验室研究,比较了炉内气氛、退火时间、水温对不同初始碳含量的取向硅钢脱碳效果的影响,结果表明：控制气氛中合理的PH2O/PH2比,适当延长退火时间,保持一定的水温,有助于改善最终的脱碳效果;初始碳含量为0.036%的取向硅钢,试验退火条件下均可获得良好的脱碳效果。初始碳含量为0.051%的取向硅钢,脱碳效果不理想,其较优脱碳退火方案为：炉温825℃、气氛30%H2+70%N2、时间7min、水温60℃。     

脱碳退火工艺对取向硅钢碳含量的影响

采用高温管式炉研究脱碳温度、时间、气氛和加湿器温度等工艺对取向硅钢脱碳效果的影响,探讨了取向硅钢碳含量控制的最优工艺条件。试验结果表明,当温度为840℃、时间8min以上、H2∶N2的比例为30%∶70%和加湿器温度为65℃时,能取得较好的脱碳效果。     

1.5 mm铁碳合金薄带气-固反应脱碳研究

为了研究1.5 mm厚的铁碳合金薄带固态下的脱碳规律,试验以初始碳质量分数为3.2%,1.5 mm厚的铁碳合金薄带作为研究对象,通过在真空气氛脱碳炉内通入一定比例的Ar-H_2-H_2O混合气体营造出弱氧化性气氛,在保证铁基体不发生氧化的前提下,分别将试样加热到1 293、1 353、1 413 K保温脱碳10~50 min,以气-固反应的形式对薄带进行脱碳处理。试验结果表明:脱碳反应近似为一级反应,反应活化能为111.9 k J/mol;脱碳温度的高低对脱碳效果影响显著,拟合得出1.5 mm厚的薄带最终碳含量随时间变化的计算式为w_t=3.2e~((0.196 12-1.62×10~(-4)T)t)。     

太钢80t RH脱碳工艺分析

对太钢第二炼钢厂80t RH生产冷轧硅钢脱碳原理及影响脱碳的主要因素进行了分析。经分析可知,真空度、到站钢水碳氧含量、脱碳时间以及合金含量都直接影响冷轧硅钢碳含量。采用快速提高真空度、降低到站钢水碳含量、使用高品位合金都有助于提高脱碳效果,降低冷轧硅钢碳含量。     

微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳

高碳铬铁无渣脱碳法可避免有毒铬渣的排放,利用微波场可快速加热粉状物料的特性,在高碳铬铁粉中配加一定比例的碳酸钙粉,可实现高碳铬铁粉快速固相脱碳.实验结果表明：配加一定比例的碳酸钙粉,不会影响内配碳酸钙高碳铬铁粉混合物料的微波加热特性;提高混合物料的脱碳摩尔比、微波加热温度和保温时间,有利于高碳铬铁粉的深度脱碳,但相应加剧脱碳铬铁粉的氧化程度.合适的固相脱碳条件为：脱碳摩尔比1∶1.0~1∶1.4,微波加热温度1100℃,保温脱碳时间60 min.在上述条件下可使碳质量分数为8.16%的高碳铬铁粉脱碳至3.91%~1.71%,脱碳率为52.08%~79.04%.     

CO/CO2气氛下Fe-C合金气固反应脱碳

 为研究Ar-CO-CO₂气氛下Fe-C合金薄带的脱碳效果,通过热力学分析结合试验,确定脱碳气氛条件混合气体流量为850 mL/min,CO的体积分数为25%,PCO₂/(PCO+PCO₂)为0.26。以初始碳质量分数为4.2%左右的Fe-C合金薄带为研究对象,探索不同脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对脱碳效果的影响。研究结果表明,对厚度为2 mm的Fe-C合金薄带,脱碳温度分别为1 293、1 353、1 413 K,脱碳60 min后,平均碳质量分数分别为2.748%、1.870%、1.134%。厚度分别为1、1.5、2 mm的Fe-C合金薄带,脱碳温度为1 413 K,脱碳时间为60 min,对应的碳质量分数分别为0.32%、0.92%、1.05%。证明提高脱碳温度、延长脱碳时间、减少薄带厚度均有助于提高脱碳效果。     

固态脱碳过程中锰钢微观组织演变及力学性能

兼具高强度和高塑性的钢铁材料具有广阔的应用前景。为了提高钢铁材料强塑性，提出了一种利用固态脱碳制备具有梯度结构的钢铁材料的工艺策略，并以厚度为1 mm、碳质量分数为2.7%的中锰钢板为研究对象，在H₂O-H₂气氛下开展固态脱碳试验研究，利用碳硫仪测定脱碳后中锰钢平均碳含量，利用光学显微镜观察脱碳后中锰钢显微组织和表面氧化情况，对脱碳后中锰钢进行一次热轧-回火处理，利用万能拉伸试验机测量中锰钢力学性能。结果表明，随着脱碳温度升高，脱碳量逐渐增加；随着脱碳时间延长，中锰钢表面氧化层厚度逐渐增加。升高温度会增加固溶碳迁移速度，并非温度越高氧化层厚度生长越快，脱碳过程氧化层的调控应根据目标碳含量合理调节脱碳温度、气氛条件和脱碳时间。在1 383 K温度下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7%脱至0.5%以下，氧化层厚度可控制在15μm以下；采用固态脱碳处理后的中锰钢形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构，随脱碳时间延长梯度层逐渐向中心迁移，梯度层的演变是由固态脱碳过程中锰钢内固溶碳向表面迁移导致的，利用固态脱碳制备钢铁材料，有利于产生额外的应变硬化...     

铁碳合金薄带气固反应脱碳试验

 提出了高炉铁水双辊连铸薄带＋高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程。试验以Ar-H2-H2O为脱碳气氛,在可控气氛管式炉内对Fe-C合金薄带进行脱碳。通过正交试验方法,研究了不同水浴温度（40～60 ℃）、脱碳时间（5～50 min）和脱碳温度（920～1 140 ℃）对脱碳效果的影响。研究结果表明,升高脱碳温度、水浴温度和延长脱碳时间均有利于合金薄带的脱碳,其中脱碳温度的影响最为显著,其次为脱碳时间,水浴温度对脱碳效果的影响最小。碳质量分数为4.05%,厚度分别为2.0、1.0、0.5 mm的薄带,在水浴温度为60 ℃时,1 140 ℃下固态脱碳25 min,薄带平均碳质量分数分别降至1.12%、0.41%和0.017%,证明了碳铁碳合金在可控气氛下通过气固反应脱碳生产中低碳钢带技术上可行。     

CO2和H2O气氛下Fe-C合金薄带脱碳对比

 为了对CO₂和H₂O两种气氛的脱碳效果进行对比,将碳质量分数约为4.2%的Fe-C合金薄带分别在两种气氛中进行脱碳处理。通过热力学分析结合试验保证碳被脱除且铁不氧化的气氛条件分别为:Ar-CO-CO₂(气体流量为850 mL/min,CO的体积分数为25%,$P_{CO_2}$/(P_CO+$P_{CO_2}$)为0.26),Ar-H₂-H₂O(气体流量为500 mL/min,H₂体积分数为15%,水浴温度为313 K)。当脱碳温度为1 413 K时,Ar-H₂-H₂O气氛下,脱碳时间为50 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.6%,Ar-CO-CO₂气氛下,脱碳时间为70 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.92%。当脱碳时间相同时,Ar-H₂-H₂O的脱碳效果优于Ar-CO-CO₂的脱碳效果,由于随着脱碳反应的进行薄带表面与氧化气体反应达到平衡,Ar-H₂-H₂O反应平衡时薄带的碳活度要低于Ar-CO-CO₂气氛条件的碳活度,导致Ar-H₂-H₂O气氛条件下薄带的碳浓度梯度高于Ar-CO-CO₂气氛条件,进而导致Ar-H₂-H₂O气氛条件的扩散通量大,脱碳效果好。     

气氛条件对铁碳合金薄带气—固反应脱碳的影响

试验以初始碳含量为4.25%,厚度为1 mm铁碳合金薄带为研究对象,利用Ar-H_2O-H_2弱氧化性气氛在高温条件下,开展气—固反应脱碳研究。通过正交试验和单因素方法研究了水浴温度、初始H_2含量、气体流量对1mm铁碳合金薄带脱碳的影响。试验结果表明:在脱碳温度一定的条件下,气氛条件相关的气体流量、初始H_2含量、水浴温度对脱碳效果影响的显著性递减。本试验条件下,在200~500 mL·min~(-1)范围内增大气体流量,能显著改善脱碳效果;当水浴温度超过333 K时,铁碳合金薄带表面铁元素开始发生氧化,表面形成致密的铁氧化层导致脱碳速率显著下降。在1 413 K脱碳温度下,固态脱碳适宜的气氛条件为:气体流量500 mL·min~(-1),初始H_2含量为15%,水浴温度333 K。     

高碳钢65Mn脱碳研究

文章对高碳钢65Mn脱碳行为进行研究讨论,从加热温度、保温时间、炉内气氛等各方面分析了高碳钢加热过程中脱碳层变化规律,为高碳钢加热制度提供理论研究依据。     

IF钢的深度脱碳

根据RH／TB真空吹氧脱碳机理,结合鞍山钢铁公司第二炼钢厂冶炼超低碳IF钢的生产实践,确定了超低碳IF钢的冶炼工艺以及防止钢液增碳的措施。目前,在大批量生产的IF钢坯中碳含量稳定地低于0．003％,平均为0．0021％。     

Modelling Decarburization in Electrical Steels

A model is presented to predict the decarburization rate of electrical steels during reactive annealing. In a first step, the warm annealing atmosphere composition is calculated as function of the composition of the cold gas containing N₂‐H₂‐H₂O‐CO‐CO₂‐CH₄‐O₂. In a second step, the decarburization kinetics, which is controlled both by the surface reaction and by the diffusion of carbon towards the surface, is calculated. The model is then used to study the balance between surface reaction and the diffusion control of the decarburization process. We could conclude that for low sheet thickness and/or low H₂O/H₂ ratio in the annealing atmosphere, the decarburization is surface reaction controlled, while for commercial thicknesses and industrially applied dew points, the process is diffusion controlled. Furthermore, we looked at the difference in decarburization between complex N₂‐H₂‐H₂O‐CO‐CO₂ atmospheres used in industrial application, and N₂‐H₂‐H₂O atmospheres typically used in lab annealing. We could conclude that the decarburization rate is influenced by the addition of CO and CO₂ and that the final carbon level is increased if CO and CO₂ are added to the gas.     

On the Decarburization of Surface Pearlite

Metallurgical and Materials Transactions A - Under appropriate conditions, surface pearlite can form on the outer surfaces of specimen. The microstructure evolution during the decarburization of...     

Kinetic Model of Decarburization and Denitrogenation in Vacuum Oxygen Decarburization Process for Ferritic Stainless Steel

The characteristics and classification of decarburization and denitrogenation in the vacuum vessel for stainless steel production are analyzed. Based on the analysis of movements of the liquid steel and bubbles, the kinetics of decarburization and denitrogenation in the vacuum oxygen decarburization (VOD) process has been studied. A kinetic model of decarburization and denitrogenation has been developed to simulate the VOD process, considering each reaction zone as oxygen blowing crater, bottom blowing plume, steel/slag interface, and plume eye. As a result, it is possible to quantify the contribution of each reaction zone in decarburization and denitrogenation rate at a different stage in the VOD process. Specific trials at a vacuum induction furnace were performed to refine stainless steel in vacuum carbon deoxidation (VCD) and VOD style, respectively. The trial results are in good agreement with the model calculation. Combining the trials and the model calculation and the influence of temperature control, critical carbon content selection on the terminal total [C] + [N] content can be discussed further to provide a reasonable proposal for high-quality ferritic stainless steel production. This article is based on a presentation given at the International Symposium on Liquid Metal Processing and Casting (LMPC 2007), which occurred in September 2007 in Nancy, France.     

Decarburization of iron-carbon alloys by argon-oxygen mixtures

Abstract

Liquid iron which contained up to 4% carbon was decarburized at temperatures of 1335 – 1445°C in argon containing up to 1.16% oxygen. Rates were measured by following the O₂ consumption by an electrochemical cell, or the CO₂ production by a mass spectrometer. The crucible was arranged so that the depth of alloy could be varied without altering the pattern of gas flow. The rate of decarburization did not depend on the crucible-melt interfacial area or the roughness of the crucible. It was concluded that heterogeneous nucleation of CO at the walls of the crucible was not an important rate-controlling step. The effects of carbon content of the melt, oxygen content and flow rate of the gas, and temperature on the rate of decarburization, support previous suggestions that the rate-determining step for the range of conditions studied is diffusion of oxidant in the gas phase.

Résumé

Du fer liquide contenant jusqu' à 4% de carbone fut décarburé à des températures variant de 1335 à 1445°C dans de l'argon comprenant jusqu'à 1.16 % d'oxygéne. Le processus de décarburation était suivi soit en mesurant la consommation d'oxygène par une cellule électrochimique, soit en mesurant au spectromètre de masse la production de CO₂. Le dessin du creuset permettait de faire varier le niveau de métal liquide sans pour autant changer l'écoulement du gaz. Le taux de décarburation est independent de l'interface creuset-bain liquide et de la rugosite du creuset. Les auteurs en concluent que la germination heterogene du CO sur les parois du creuset n'est pas un mecanisme determinant le taux de reaction. L'effet de la teneur en carbone du bain, de la teneur en oxygene du gaz, et de la temperature sur le taux de décarburation confmne les idees précédemment emises que le facteur déterminant le taux de reaction, pour les conditions expérimentales étudiées, est la diffusion de l'oxydant dans la phase gazeuse.     

铁碳金属颗粒与熔渣的反应

对ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＦｅＯ熔渣体系与铁碳金属颗粒反应的脱碳反应速率及脱碳反应限度进行了研究。在实验条件下,脱碳反应速率随金属颗粒初始碳含量及熔渣中氧化亚铁含量的增加而增大。金属颗粒终点碳含量随熔渣中氧化亚铁含量的增加而降低,但反应最终远未达到平衡状态。当反应坩埚内壁衬有金属钼片时,金属颗粒的终点碳含量可以降到极低的水平。因而推断：在低碳含量范围内,熔渣中电子的传递能力对反应起着非常重要的作用     

RH快速深脱碳研究

结合理论和实践,对RH脱碳的影响因素进行了分析研究,结果表明:对于250～300t的RH,最佳的初始碳含量为(250～400)×10-6(质量分数,余同);发现吹氧时机对RH脱碳速率的影响很明显,吹氧时间滞后,造成RH前期脱碳速率过低,吹氧时已经进入低碳区域,削弱了吹氧对提高脱碳速率的作用,而且造成RH终点钢水活度氧过...