铁水喷粉脱磷预处理动力学模型

摘要

前人对铁水预处理脱磷进行了大量研究，但已建立的铁水预处理脱磷动力学模型中，几乎都没有考虑化学反应为限制环节的可能，以及温度对动力学过程的影响，尤其是温度与化学反应的相互影响，也没有考虑反应过程中颗粒尺寸的变化。为此，本课题对铁水预处理脱磷模型进行进一步研究。
　　物料衡算既是脱磷剂配料计算，也是温降模型和动力学模型的基础。温度变化与脱磷过程动力学是相互关联的:铁水温度变化影响着扩散传质和化学反应，而化学反应的热效应又会反过来影响温度。因此，本文主要研究内容和结论如下。
　　(1)物料衡算
　　考虑铁水预处理过程中的各化学反应，根据质量守恒定律，计算出所需氧化剂和固定剂的质量，从而确定了脱磷剂配方和用量。
　　(2)温度与动力学耦合模型
　　基于物料衡算的结果，分析预处理过程中体系的各项热收入和热支出，根据热量守恒，建立预处理过程铁水温度变化预测模型。
　　依据宏观动力学、传输动力学等理论，结合温度的影响，进行动力学模型的开发。建立了与温度耦合的铁水预处理脱磷、脱硅、脱碳的动力学模型。
　　由建立的模型计算分析不同处理条件下铁水温度和铁水成分随时间的变化曲线。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 铁水预脱磷的产生和发展

1．1．1 磷对钢铁性能的影响

1．1．2 铁水预处理脱磷的发展概况

1．2 铁水预脱磷的意义与优势

1．2．1 铁水预脱磷的重要性

1．2．2 铁水预脱磷的技术优势

1．3 本研究的主要内容及拟解决的关键问题

1．3．1 本研究主要内容

1．3．2 拟解决的关键问题

第2章 文献综述

2．1 脱磷反应

2．1．1 氧化脱磷反应机理

2．1．2 反应过程环节

2．1．3 脱磷反应速度式与限制性环节分析

2．1．4 磷的分配常数和影响脱磷的因素

2．1．5 碳和磷的选择性氧化

2．1．6 硅和磷的选择性氧化

2．2 喷吹过程要考虑的三个重要参数

2．2．1 前人对均混时间的研究

2．2．2 前人对穿透比的研究

2．2．3 前人对停留时间的研究

第3章 物料平衡计算

第4章铁水喷粉脱磷预处理温度与动力学耦合模型

4．1 温度变化模型

4．2 脱磷动力学

4．2．1 参数的确定

4．2．2 限制环节分析

4．2．3 渣-金反应脱磷速率

4．2．4 氧化钙颗粒上浮过程中的脱磷速率

4．2．5 脱磷总速率

4．2．6 渣铁界面的脱磷效果讨论

4．3 脱硅动力学

4．3．1 喷吹粉剂与铁水间界面反应的脱硅数学模型

4．3．2 顶渣和铁水界面上反应的脱硅数学模型

4．3．3 氧气泡与铁水接触脱硅速率

4．3．4 脱硅总速率

4．4 脱碳动力学

4．5 模型计算方法

4．6 动力学模型计算流程

4．7 模型计算结果与讨论

4．7．1 模型计算值与实测值的比较

4．7．2 温度与动力学耦合计算结果与不考虑温度影响计算结果的比较

4．7．3 模型计算结果分析

第5章 结论

参考文献

致谢