收藏本站
《上海大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

外场作用下强化钢液脱氮、脱氧的研究

孙铭山  
【摘要】:随着社会的进步和科技的发展,人们对钢铁材料中的有害元素氮、氧含量的要求越来越高,而传统的钢液精炼方法已不能满足这一要求,这就需要冶金科技工作者在原有的精炼基础上提出新的钢液脱氮、脱氧方法。 钢液脱氮一直是冶金界的一大难点。一个奇特的冶金现象引起了我们的注意;暴露在非分子态(离子态或原子态)气氛下的钢液具有明显的超常规脱氮倾向。在实验室规模的直流电弧炉内通过中空电极向钢液吹氩,钢液中的氮可以脱到较低的水平。这个实验结果也被钢厂15吨电炉中空电极吹氩的工业试验所证实。用电子束炉重熔钢和合金时脱氮效果非常明显,而在普通真空电弧炉内熔炼的合金中氮含量则变化不大。这些试验结果说明钢液中的氮在非分子态气氛下的反应和平衡具有与分子态气氛条件下完全不同的规律,这些规律至今尚未被人们认识清楚。因此,有必要研究在等离子体下钢液脱氮的行为,从而为钢液脱氮开辟一条新的途径。 本研究针对这一现象,提出在直流辉光等离子体下进行钢液脱氮的研究。这样一方面真空本身可以把氮脱除,另一方面利用辉光等离子体可强化脱氮,而直流辉光等离子体有利于研究辉光等离子体脱氮的机理。为此,我们研究了如下关键性问题。 根据直流辉光等离子体的放电特性,设计了脉冲电路控制熔体作为一极的直流辉光等离子体,并在低温熔体锡液和高温熔体钢液上进行了实验。实验证明利用脉冲控制电路可以克服熔体作为直流辉光等离子体一极易引起电流波动这一难点,为以后进行这一领域的研究提供了可靠的电路保证。 从理论上对直流辉光等离子体进行了解析,为实验装置的设计和实验结果的分析提供理论依据。 在低温条件下研究了直流辉光等离子体脱除熔体锡中硫的效果,结果表明:直流辉光等离子体对锡液中硫的脱除效果要比在常态下的好;非反应性气体氩直流辉光等离子体在高硫条件下对锡液中的硫有一定的脱除效果,而在低硫条件下没有去除作用;反应性气体氢直流辉光等离子体对锡液的脱硫效果是非常明显的,而4000Pa的氢直流辉光等离子体脱硫的效果明显好于400Pa的;氩氢混合气体直流辉光等离子体的脱硫效果介于这二者之间,但其脱硫效果优于对应的氢分压为400Pa的氢直流辉光等离子体;在极性相反(锡液为正极)时,氩直流辉光等离子体没有脱硫效果,而氢直流辉光等离子体有一定的脱除能力。根据直流 辉光等离子体的理论对实验结果进行了机理分析和解释。 在此基础上,在铝丝炉上进行了直流辉光等离子体钢液脱氮的实验,结果表 明:在压力为400OPa条件下,直流辉光等离子体对钢液脱氮效果要比真空脱氮 的好。氢直流辉光等离子体脱氮的效果最明显,可把钢液中的氮降到loppm左 右,氢氢混合直流辉光等离子体次之,氢直流辉光等离子体最差。而在真空下钢 液中的氮仅脱到25ppm左右。利用等离子体的理论对直流辉光等离子体脱氮的 原理进行了阐述,并从热力学上对氢直流辉光等离子体钢液脱氮和脱氧的原理进 行了理论上的分析和讨论。 在真空感应炉上进行了钢液脱氮的放大实验。先对由炉衬材料产生的氧而影 响真空钢液脱氮的实验现象进行了研究,结果表明炉衬材料产生的氧降低了真空 钢液脱氮的速度。在这种条件下,钢液脱氮处于一级反应和二级反应的边缘区域。 在与真空钢液脱氮的压力和温度相同的条件下进行的非反应性氨和反应性氢直 流辉光等离子体钢液脱氮的实验结果表明:在这种条件下氢等离子体脱氮和氢等 离子体脱氮效果显著,都可把钢液中的氮脱到gppm,基本处在同一水平级。通 过对它们的脱氮过程进行动力学分析得出:氢等离子体钢液脱氮是界面化学反应 控制,而氢等离子体钢液脱氮既不是一级反应控制,也不是典型的二级反应控制, 但限制环节倾向于界面化学反应为主。 在实验的基础上,对直流辉光等离子体脱除熔体杂质的机理进行了分析并建 立了动力学模型。 对于钢液脱氧,近年来在浓差电池短路脱氧的基础上发展了脱氧体法,尽管 该方法存在无污染、脱氧速度快等优点,但存在成本高、固体电解质大型化等缺 点。为了避免这些缺点,提出了用熔渣代替固体电解质,在渣金间外加电场来强 化脱氧,这样就解决了上述问题,同时具有无需还原剂、无氧化错管炸裂、熔渣 可起到防止熔体二次氧化的作用,设备简单、成本低、可连续作业等优点。因此, 这是一种很有希望的无污染脱氧方法。为此,进行了下面的实验研究。 选择氟铝酸钠十氧化铝渣外加电场进行了铜液脱氧的研究,实验结果表明铜 液脱氧的速度随着外加电压的增加而明显加快,但是终氧含量没有明显的差别。 当使用氧化钠+氧化硅渣进行实验时,终氧含量随电压的增加没有明显的变化。 在铜液脱氧实验的基础上选择CaO十A12咙十510:熔渣外加电场进行了钢液脱 氧的实验,结果表明钢液中氧含量到达soppm左右后再很难进一步脱除。这可 能和渣中氧离子的迁移数小以及熔渣的电化学性质等因素有关。 根据渣金间外加电场熔体脱氧的机理建立了模型并利用模型计算的数据和 实验的结果进行了对比,两者基本上相吻合。 研究表明,在直流辉光等离子体下强化钢液脱氮,可?
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TF701

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 严建强;氧、氮含量对高屈强比马氏体不锈钢组织和性能的影响[D];机械科学研究总院;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯信华,何笑明,陈丽,尹盛,周海云,赵宁,李忠,王敬义;冷等离子体对硅粉薄层的提纯研究[J];半导体技术;1998年04期
2 尹盛,何笑明,冯信华,赵宁,陈丽,王敬义;冷等离子体提纯硅的速率模型分析[J];半导体技术;1999年04期
3 周世祥,傅杰,王平;钢液温度和硫含量对脱氮动力学了影响[J];北京科技大学学报;1998年06期
4 高海潮;氢、氮、氧对钢的危害来源及对策[J];包头钢铁学院学报;1999年S1期
5 傅杰,唱鹤鸣,迪林,朱剑,陈伯平;钢液真空脱氮动力学研究[J];钢铁;2000年10期
6 成国光,赵沛,徐学禄,吴洁,王林英;真空下钢液脱氮工艺研究[J];钢铁;1999年01期
7 韩乃川,杨素波,文永才,张大德,王胜;炼钢脱氧工艺现状及改进攀钢脱氧工艺的建议[J];钢铁钒钛;2000年04期
8 尹盛,何笑明,王宇,王敬义;冷等离子体冶金中的粒子输运现象研究[J];华中理工大学学报;1999年03期
9 胡晓军,肖莉,李福燊,鲁雄刚,李丽芬,周国治;一种无污染脱氧方法[J];金属学报;1999年03期
10 魏季和,刘宗远;电渣重熔用CaF_2+Al_2O_3和CaF_2+Al_2O_3+CaO系熔渣传氧的研究[J];金属学报;1994年20期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐强,杨应凡,吴半农,李荣健,张涛,王琼,陈波,高守刚;6.6M~2炼铜密闭鼓风炉工艺技术配料计算暨有关技术问题探讨[J];四川有色金属;1997年04期
2 杨应凡,徐强;浅析提高炼铜转炉生产能力的技术措施[J];四川有色金属;2000年04期
3 彭静,张军,蹇锡高,顾彪;低温等离子体在CF/树脂基复合材料中的应用[J];工程塑料应用;1998年11期
4 耿继双,李万象,赵素华,王立来,原丽君,潘玲;LF精炼及后道工序钢中氮、氧含量控制技术研究[J];鞍钢技术;2004年03期
5 贾吉祥;李德刚;廖相巍;赵刚;曹东;万雪峰;;无污染脱氧技术在冶金工业中的应用前景[J];鞍钢技术;2008年06期
6 贾吉祥;李德刚;廖相巍;赵刚;曹东;万雪峰;;ZrO_2固体电解质在冶金工程中的应用[J];鞍钢技术;2010年05期
7 刘文飞;李超;王富亮;李海峰;王传允;蔡清秀;;260t复吹转炉底吹氮氩切换对终点氮含量的影响[J];鞍钢技术;2011年02期
8 王金辉;;RH脱氢能力分析[J];鞍钢技术;2011年03期
9 刘海啸;张国栋;郑丽君;;预熔型精炼渣发泡性能实验研究[J];鞍山科技大学学报;2005年06期
10 刘英义;藏洁;赵松;;热处理电阻炉的热量损失与节能措施[J];鞍山科技大学学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯丽芳;闫焉服;郭晓晓;赵培峰;宋克兴;;BiSbCuSn高温无铅软钎料物理性能及润湿性能研究[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
2 谢瑞;刘军;李武华;何湘宁;;环境保护中高压脉冲等离子体技术的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 胡明;高晓明;孙嘉奕;翁立军;杨军;伏彦龙;汪晓萍;;低温沉积的Ag和Ag-Cu薄膜的耐原子氧性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
4 吴志生;高珊;刘翠荣;靳鹏飞;;5A06铝合金焊接接头深冷强化机理研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
5 孙伟;;STERRAD 100S低温过氧化氢等离子灭菌系统的工作原理及偶发性故障维修[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
6 胡文娟;谢芬艳;付亚波;陈强;翁静;;RF-PECVD聚合类聚乙烯氧(PEO-like)薄膜的蛋白质吸附性研究[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
7 黄凤;陈银华;王飞虎;;非均匀等离子体中低杂频段电磁不稳定性[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
8 谢芬艳;胡文娟;翁静;陈强;;等离子体聚合胺基功能薄膜及其细胞吸附性研究[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
9 李文旭;鄢扬;傅文杰;谢辉;吴坚强;;空心阴极等离子体电子枪的实验研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
10 李余德;司马爱平;周渝;李艳庆;刘玉庆;师李军;陆军;郭同林;李著英;;汽轮机低旁调节阀阀芯裂纹的成因分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴权;介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究[D];长春理工大学;2010年
2 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
3 依成武;新型横向极板电除尘器研究[D];江苏大学;2010年
4 游峰;面向微波应用的铊系高温超导薄膜研究[D];南开大学;2010年
5 陈琳;低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的应用基础研究[D];浙江大学;2010年
6 何环宇;LF废渣硫赋存相及亚临界水浸出去硫研究[D];武汉科技大学;2010年
7 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
8 亓海全;20CrMnTi钢成分优化对组织及接触疲劳寿命的影响研究[D];昆明理工大学;2010年
9 周晓龙;反应合成AgCuO复合材料的组织均匀化及界面结构研究[D];昆明理工大学;2009年
10 李惠娟;等离子体与CuO/TiO_2/γ-Al_2O_3催化体系协同脱除NO研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
3 孙海燕;微弧氧化制备功能性陶瓷膜的研究[D];长春理工大学;2010年
4 陈成;大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究[D];长春理工大学;2010年
5 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
6 李冲;超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质[D];郑州大学;2010年
7 王文杰;氧化钛基光电子器件[D];郑州大学;2010年
8 李勇;热处理对模具钢组织性能的影响[D];郑州大学;2010年
9 任菲;汽车缸套激光表面硬化的研究[D];郑州大学;2010年
10 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘秀兰;李震;王艳红;梁慧智;冯士超;刘丽娟;;钢中氧的控制及氧化物冶金[J];鞍钢技术;2007年01期
2 高海潮;氢、氮、氧对钢的危害来源及对策[J];包头钢铁学院学报;1999年S1期
3 曾光廷,李静缓,罗学厚;非金属夹杂物与钢的韧性研究[J];材料科学与工程;2000年02期
4 冯涛,吴雄斌,李洪军,李云军;大型马氏体不锈钢转轮焊接工艺研究[J];东方电气评论;2000年04期
5 陈兆斌,过淳,邓爱国,王辉亭;异种钢转轮焊接应力分布规律及形貌研究[J];大电机技术;1999年06期
6 杜兵,周宝金,张慧文,李卫东,李云军,白杰;ZG0Cr13Ni5Mo钢及其焊缝金属水下疲劳断裂特性的研究[J];大电机技术;2001年03期
7 战东平,姜周华,王文忠,芮树森;高洁净度管线钢中元素的作用与控制[J];钢铁;2001年06期
8 习天辉,陈晓,李平和,袁泽喜,许伯藩,刘静;含Zr钢中夹杂物对低温韧性的影响[J];钢铁;2004年12期
9 胡怡,李子凌,马克,王宝忠;低温条件下氢对双相不锈钢力学性能的影响[J];国外金属热处理;1999年04期
10 赵敏,孙长伟,杜则裕;焊接热模拟技术及其应用[J];焊接技术;1999年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯信华,何笑明,陈丽,尹盛,周海云,赵宁,李忠,王敬义;冷等离子体对硅粉薄层的提纯研究[J];半导体技术;1998年04期
2 韩安云;波前工程与光学超分辨[J];半导体情报;1998年03期
3 金大中,朱卫民;宝钢RH装置的冶金特性[J];宝钢技术;1991年03期
4 徐学禄,赵沛,成国光,王林英;熔渣脱氮动力学模型[J];北京科技大学学报;1995年S1期
5 王敬义,Mark Horn;束参数对离子束溅射法所淀积非晶硅电特性的影响[J];华中理工大学学报;1988年S2期
6 王敬义;氢化非晶硅的离子束淀积研究[J];华中理工大学学报;1988年S2期
7 魏季和;A. Mitchell;;工业规模电渣重熔过程的传质模型分析[J];金属学报;1987年03期
8 温德智;;碳化硅脱氧试验总结[J];炼钢;1989年03期
9 石玉良;何东颖;杨宝存;;碳化硅在冶炼50SiMnP轻轨钢中的应用[J];炼钢;1990年05期
10 吴耀光,盘昌烈;用钙质复合脱氧剂作炼钢终脱氧剂的效果及分析[J];炼钢;1998年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金余其;陆王琳;池涌;严建华;岑可法;;废轮胎热解油加氢精制硫氮脱除特性研究[J];燃料化学学报;2007年06期
2 王广建;刘敦强;邴连成;宋美芹;;ZSM-5沸石分子筛脱硫脱氮机理及改性方法[J];化工科技;2010年04期
3 岑超平;唐志雄;张德见;黄建洪;;燃油锅炉烟气尿素法同时脱硫脱氮技术[J];环境工程;2006年03期
4 崔翔远;日本最新烟道气脱硫脱氮技术[J];中国煤炭;1998年11期
5 梁冬,高艳玲,李晓集;循环流化床炉的脱硫脱氮技术[J];北方环境;1998年01期
6 罗龙,杜长坚,林春源,廖晓军,吴昌平;DS-Ⅰ催化剂脱硫脱氮技术的实验研究[J];电力环境保护;2001年03期
7 孙德武;冯连坤;杨玉明;李顺德;;FH-40C催化剂在重整预加氢装置上的应用[J];石化技术与应用;2010年04期
8 魏培平,董丽敏,杨嘉祥;脉冲电晕等离子体脱硫、脱氮研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2001年06期
9 李平,卢冠忠,肖文德;面向21世纪的烟气脱硫脱氮一体化工艺[J];化学世界;2000年07期
10 王政宏;甘肃省火电脱硫、脱氮工艺选择及SO_2、NO_x排放控制对策[J];甘肃环境研究与监测;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吕群;;国内火力发电厂电除尘器脱硫的发展动态[A];中国环境保护产业发展战略论坛论文集[C];2000年
2 刘小卿;易卫东;;纯镁脱硫的生产应用[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年
3 谢建忠;;新型脱除SO_2分子筛蜂窝陶瓷催化剂的研究[A];2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2007年
4 魏书林;伍茂权;陈昌干;;球墨铸铁脱硫的研究与应用[A];第六届21省(市、自治区)4市铸造学术会议论文集[C];2004年
5 张毅民;曹长江;王虹;;微生物—化学法脱硫工艺研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
6 王建龙;赵地顺;周二鹏;;吡啶类离子液体在汽油脱硫中的应用研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
7 李宏鸣;;宝钢铁水脱硫的创新与发展[A];1999中国钢铁年会论文集(上)[C];1999年
8 彭荣任;魏杰锐;;低下限高效重介质旋流器选高硫难选煤新工艺[A];全国首届旋流器分离理论与应用研讨会论文集[C];2002年
9 曹光伟;任靖;王安杰;;MCM-41-ZSM-5复合分子筛的合成及其在深度加氢脱硫中的应用[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
10 刘现卓;赵长遂;吴树志;;蒸汽水合生石灰的实验研究[A];江苏省能源研究会第八届学术年会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报实习记者 左永刚;减排重任在肩 脱硫产业前景广阔[N];中国高新技术产业导报;2009年
2 李庆生;黑龙江实行脱硫加价政策[N];中国环境报;2008年
3 钱伯章;离子液体助柴油室温下脱硫[N];中国化工报;2009年
4 记者 吴艳荣;省政府要求———10月底前燃煤电厂全部实现脱硫[N];河北日报;2009年
5 方松华 岳力克;武石化开展脱硫攻关保安全生产[N];中国石化报;2008年
6 本报记者  聂春林;CCMP3.5亿元武汉并购 凯迪电力“脱手”脱硫资产[N];21世纪经济报道;2006年
7 本报记者叶子;废料来脱硫 成本省一半[N];中国环境报;2009年
8 李斌;钢渣脱硫变资源[N];河北日报;2009年
9 记者 宋鹏霞;上海现役电厂脱硫上半年画句号[N];解放日报;2009年
10 记者 涂建洲;云南局联手破解“脱硫”难题[N];中煤地质报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙铭山;外场作用下强化钢液脱氮、脱氧的研究[D];上海大学;2004年
2 吉方英;排除厌氧富磷污水ERP-SBR除磷脱氮工艺研究[D];重庆大学;2004年
3 张志勇;气动内循环反应器及反硝化除磷特性研究[D];大连理工大学;2006年
4 房平;EASM1模型的建立及在城市污水生物添加强化脱氮中的应用[D];西安建筑科技大学;2011年
5 罗宁;双泥生物反硝化吸磷脱氮系统工艺的试验研究[D];重庆大学;2003年
6 罗永刚;易再生高比表面脱硫脱硝剂的设计及其机理性研究[D];东南大学;2003年
7 刘家宝;人工快速渗滤系统污染物去除机理及其处理效果研究[D];中国地质大学(北京);2006年
8 胡绍伟;厌氧折流板反应器与膜曝气生物膜反应器的耦合作用研究[D];大连理工大学;2008年
9 蒋文举;微波改性活性炭及其脱硫特性研究[D];四川大学;2003年
10 郭海燕;曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器及其特性研究[D];大连理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔科增;劣质柴油加氢改质催化剂的开发及工业应用[D];浙江大学;2005年
2 黄建军;烟气循环流化床脱硫脱氮技术实验研究[D];华北电力大学(河北);2003年
3 鄢景森;以二氧化硅负载的磷化钼催化剂加氢脱硫和加氢脱氮反应研究[D];大连理工大学;2005年
4 蒋维卿;CAS-BT反应器脱氮除磷的试验研究[D];吉林大学;2004年
5 郎建;MIOD脱氮除磷及侧沟式固液分离器机理研究[D];重庆大学;2002年
6 李尚月;合建式三环工艺的试验研究[D];重庆大学;2004年
7 崔志新;SBR工艺同步脱氮除磷的试验研究[D];吉林大学;2004年
8 徐青萍;沸石联合生物吸附再生工艺相关问题及工程配套研究[D];同济大学;2006年
9 邓俊;电极—生物法除磷脱氮效果研究[D];广东工业大学;2003年
10 郝桂玉;电极生物膜SBR反硝化脱氮实验研究[D];山东师范大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026