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可控氧流冶金中外电路电压与熔池中氧含量的关系

专 业: 冶金物理化学
关键词: 炼钢 固体电解质 短路 脱氧
分类号: TF111.15
形 态: 共 58 页 约 37,990 个字 约 1.817 M内容
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内容摘要


冶金反应中的氧离子迁移一直是冶金工作者所关注的问题,它关系到铁水的脱碳和钢液的脱氧、脱硫。

现在人们逐渐认识到冶金反应的电化学本质。

本文通过脱氧这个与氧离子迁移密切相关的实验,对氧离子的迁移问题进行了研究。

氧离子导体例如ZrO<,2>基固体电解质在高温下对氧离子具有很强的透过性,且能保持一定的形状和强度。

从早期的固体电解质对金属熔体电解脱氧,以及最近发展的固体电解质原电池短路脱氧和脱氧体脱氧,都是使用氧离子导体作为隔离膜,通过电化学手段来控制氧离子的定向迁移,达到对金属熔体无污染脱氧的目的。

本文利用固体电解质氧化锆管分别对铜液和钢液进行了脱氧实验。

采用两种方法:

一是短路脱氧,即通过外电路对由氧化锆管组成的氧浓差电池进行短路的方法进行脱氧;二是脱氧体脱氧,即利用高温电子导电材料构成氧浓差电池的内短路电路进行脱氧。

在实验过程中记录下外电路电势及与之相对应的时间,从而得到两者的关系曲线,从曲线的变化趋势可以看出,初始状态外电路电势最大,经过一个平缓的过渡区,急剧下降,最后外电路电势恒定在较低的值。

比较两种脱氧方法,无论从脱氧速度与脱氧深度方面,脱氧体脱氧都有着明显的优势。

在实验研究的基础上,建立了固体电解质脱氧全过程动力学模型,得到了电化学脱氧过程中外电路电势随时间变化的积分关系式。

并用现有的实验数据进行了计算,结果表明,模型结果与实验数据一致。

通过建立的理论模型,进一步讨论了影响脱氧反应的因素。

增大外电路电导、固体电解质与金属液的接触面积、提高固体电解质的离子电导都可以使脱氧反应加速,另外延长脱氧体与铜液的接触时间,加强钢液的搅拌,也是提高脱氧效果的一个措施。

对脱氧产物进行化学分析,它的主要成分是Al和Al<,2>O<,3>;对锆管内壁进行电镜观察,发现有一层很疏松氧化物,其主要成分是Al<,2>O<,3>,它会对氧离子传递产生阻碍作用,这也可能是金属液中的氧含量不能降至更低的一个原因。

若实验中能及时将氧化铝层去除,可望使脱氧速度和脱氧效果得到改善……

全文目录


文摘
英文文摘
引 言
1文献综述
1.1引言
1.2传统的钢液脱氧方法
1.2.1沉淀脱氧
1.2.2钢、渣界面脱氧
1.2.3真空脱氧
1.3电化学脱氧方法
1.3.1固体电解质的性质
1.3.2电化学脱氧的分类
1.4电化学脱氧的理论分析
1.5短路脱氧的半工业性试验
1.6固体电解质高温电化学基本理论
1.6.1氧化锆晶体结构、相变及导电机理
1.6.2固体电解质原电池的工作原理
1.7固体电解质脱氧技术要点
1.7.1离子电导和电子电导
1.7.2稳定性
1.7.3抗侵蚀性
1.8本课题的提出
2原电池短路脱氧实验
2.1引言
2.2短路脱氧实验
2.2.1实验设备
2.2.2实验过程
2.3实验结果与讨论
3脱氧体脱氧实验
3.1引言
3.2实验设备及方法
3.2.1脱氧体的制作
3.2.2实验装置与实验过程
3.3实验结果与讨论
4脱氧的动力学模型
4.1引言
4.2脱氧动力学模型的推导
4.3模型结果与讨论
4.3.1计算步骤及模型有关参数
4.3.2模型结果与实验结果比较
4.3.3讨论
5结论
参考文献

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中图分类: > TF111.15 > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 提炼冶金(化学冶金) > 金属冶炼

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