高炉内铁-焦界面的渗碳润湿行为研究

作者：湛文龙; 朱浩斌; 何志军^*; 孙崇; 余盈昌; 庞清海; 张军红

来源：工程科学学报, 2020, 42(05): 595-601.

DOI：10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.18.003

• 焦炭
• 润湿行为
• 接触角
• 渗碳
• 表面能

高炉内铁水渗碳过程是影响冶炼效率及未饱和铁水对炉缸炉衬侵蚀的重要因素.本文通过高温真空润湿性测试装置模拟了高炉炉缸区的铁水渗碳反应,分析了不同碳质量分数(3.8%、4.3%、4.8%)的Fe-C熔体与质量分数为99.9%的石墨基体在高温下界面间的润湿反应,同时利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了渗碳界面的微观形貌及渗碳距离.结果表明:界面接触角随着Fe-C熔体中碳含量的增加而变大;熔化过程中,接触角随着反应时间延长而减小,并最终趋于稳定;4.8%碳质量分数的Fe-C熔体中由于含碳量已至饱和,处于不润湿状态.扫描电镜分析显示,Fe-C熔体与石墨基体的接触界面形成了"球帽状"凹陷,凹陷半径与体积随碳含量的增加而减小.能谱线扫描分析显示,随着Fe-C熔体中初始碳含量的增加,石墨基体中的碳素溶解量减少,渗碳效果变差,良好的润湿性有利于碳的传质.通过计算表面能发现,石墨基体中碳素溶解进入Fe-C熔体后,有效减小了两者之间的表面能,使得表面张力减小,接触角在熔化期间递减.

• 单位
  辽宁科技大学