【鋁道網】 前言
要想將鋼中的氮降低到所需的含量範圍比較難，這是因為在脫氣過程中及之後，氮通過和空氣接觸而滲進金屬中，因此測定不同渣中的氮化物含量就是為了探察氮化物含量高的渣並研究利用渣來脫氮的可能性。在先前我們所作的研究中，測定了利用CaO—Al2O3(-CaF)把鐵水中的氮轉到氣相中的脫氮率，其氮化物含量已見報導。我們發現，為高效脫氮，較重要的是使氣相中氧分壓較高及渣與金屬界面上存在的氧較少。因而，向鐵水中添加諸如鋁、鈦或矽這些元素是非常有效的，這樣可以減少金屬中存在的氧。在本項研究中，測定了從鐵水中把氮去除到CaO—Al2O3—CaF2中的脫氮率，探討了在鐵水中添加鋁、鈦或矽對脫氮率的影響。
實驗
實驗儀器包括一臺垂直MoSi。電阻爐，它由附有Pt6%Rh/Pt-3%Rh熱電偶的PID控制器來控制。利用莫來石試管作為反應試管。首先在1873K下用高頻感應電爐在氫、氮混合氣中熔化高純電解鐵，把鐵樣中初始含氮量調整到100到150ppm。樣品中的初始含氧量大約為50ppm(質量百分數)，稱取50g鐵樣和20g渣樣，渣樣的組成為32CaO—58Al2O3—1OCaF。(均為質量百分數)，將其裝人剛玉坩堝(內徑25ram)中，把坩堝放在爐內，在氫氛下將溫度升至1873K，然後，導人氣切換為氬氣，流速為200cm3/min。30min後，開始實驗，向鐵水中添加鋁、鈦或矽。
動力方程式的推導
在分析實驗結果時應用了兩種方程式，一種是考慮了從金屬中脫氮至渣中推導而得，另一種是除了考慮到從金屬中脫氮至渣中，還考慮了從金屬中脫氮至氣相中，由此綜合推導而得，兩種方式的推導和應用敘述如下。
從金屬中除氮至渣中
從金屬中除氮至渣中的整個過程包括以下三個步驟：
(1)原子從金屬體到渣/金屬界面的遷移(金屬相物質傳遞)。
(2)渣/金屬界面處的化學反應。
(3)氮離子從渣/金屬界面到渣體的遷移(渣相物質傳遞)。
實驗結果
通過顯示金屬中含氮量隨時間的變化情況，加人鋁之後，含氮量迅速降低，並且當所加鋁量較大時，脫氮更快。另一方面，當不加鋁時，含氮量幾乎不變，加人鋁對脫氣氮率的影響相當明顯。在添加鈦的實驗中，直接加人純鈦做實驗時，金屬中的含氮量並沒有降低，且觀察不到脫氮現象，我們認為其主要原因是添加的鈦在溶入金屬之前就因很高的熔化溫度下而被氧化。象這樣添加純鈦就比較困難，可預先準備50%鈦鐵合金作為添加劑。添加鈦的實驗結果可以發現，加入鈦後，脫氮率也提高了，當然其影響不如添加鋁來得大。
結語
測定了把鐵水中的氮轉到CaO—A12O3—CaF2中的脫氮率，研究了在1873K下向金屬中添加鋁、鈦或矽的影響，結論如下：
(1)可以通過加入鋁、鈦和鋁有效除去鐵中的氮，這些添加劑都是很強的脫氧劑，其中鋁是較有效的。
(2)經證實，對脫氮而言，為提高氮在渣和金屬間的分配比，使金屬中保持較低的氧分壓是較重要的。
(3)可以認為添加劑對氧分壓和氮在金屬中的活度有影響，且對降低氧分壓的影響要大於對脫氮率的影響。
作者:匿名5440次瀏覽