[实用新型]一种铁碳熔体脱碳反应控制装置

说明书

本实用新型公布了一种铁碳熔体脱碳反应控制装置，属于钢铁冶金技术领域。它是采用由炉体熔炼系统、熔池系统、电极控制系统以及外加电源组成。炉体熔炼系统包括感应线圈、炉壳、耐火材料打结层、预制炉衬，且预制炉衬嵌入耐火材料打结层底部的凹槽内。耐火材料打结层与底阳极安装在炉体底衬上，炉体底衬与底阳极中心置有底吹气体气孔。熔池系统主要由上部的熔渣和其下部的铁碳熔体组成。电极控制系统为阴极旋转升降横臂支架。所述的阴极和底阳极通过导线与外加电源相连接。本装置具有设备简单，操作方便，成本低廉，洁净化，只需在铁碳熔体和熔渣间施加一直流电场，即可实现熔体的电化学脱碳、脱氧。

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种应用外加电场进行铁碳熔体脱碳的控制装置。

背景技术

传统的脱碳方法是将氧供入铁碳熔体熔池，将铁碳熔体里的碳氧化。在反应过程中，熔池中的碳与氧发生反应，生成的CO+CO2气体以气泡形式从熔池中排出。脱碳反应过程一般由以下几个环节组成：

1) 碳由金属内部向金属/气相界面传递；

2) 在金属汽相界面发生化学反应；

3) 气体产物由金属汽相界面向气相渣相界面迁移；

4) 在气相渣相界面发生化学反应；

5) 铁氧化物在渣相边界层中的传递；

6) 铁氧化物在渣相中传递。

脱碳结束后，熔池里留存有过量的氧，因此还需加入大量的脱氧剂对熔体进行脱氧处理。这就带来一系列不利的影响，例如使用脱氧剂会增加冶炼成本，对炼钢系统来讲，脱氧产物还会造成连铸水口堵塞，脱氧产物还会造成冷轧薄板表面质量问题等等。所以为了符合低碳、环保、低成本的生产情况下，急需寻找其它洁净、无污染、低成本的脱碳方法。

铁碳熔体的电化学脱碳反应通过以下反应完成，氧在气相/熔渣界面的反应

O₂ + 2e-=O^2- (1)

在熔渣/金属熔体界面的反应为

2(O^2-)+2C=2CO+4e- (2)

2(O^2-)+C=CO₂+4e- (3)

在氧化气氛中

2CO+O₂=2CO₂ (4)

随着反应的进行，由于熔渣中O^2-发生迁移，氧离子从气相/熔渣界面迁移到熔渣/金属熔体界面，在熔渣/熔渣边界层的界面积累了多余的正电荷，而熔渣边界层/金属熔体界面因反应式(2)、(3)的进行会积累多余的电子，于是在熔渣边界层形成了一个电场，它的存在会阻碍O^2-离子继续由熔渣通过边界层的扩散。当反应进行到一定程度后，O^2-离子所受的电场力与扩散力达到平衡，这时O^2-离子向反应界面的迁移便停止，从而使熔渣与金属颗粒间的脱碳反应在没有达到热力学平衡时便停止了。当体系中引入一反向电场，消除阻碍氧离子迁移的电场力，就可以使熔渣与金属颗粒间的脱碳反应继续进行下去，直至达到热力学平衡状态。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种洁净化、低成本、适用于应用电场进行铁碳熔体脱碳的控制装置。