以高爐煉鐵—鐵水預處理—復吹轉爐煉鋼—爐外精煉—連鑄長流程為代表的現代鋼鐵工業成為世界上最高產、高效和技術先進的工業之一。中國鋼鐵行業需走綠色發展道路,縱觀整個鋼鐵冶金工藝流程,還原—氧化—再還原的基本機理沒有改變,特別是轉爐煉鋼車間流程長、鋼水過氧化及合金脫氧消耗大,由于氧在液態鋼中的溶解度較高,導致鋼中夾雜物和鋼液中氣體難以排除,但在固態鐵中氧的溶解度極低。
科研工作者提出了高爐鐵水雙輥連鑄薄帶+高溫氣固反應脫碳,生產鋼帶的全新工藝流程。實驗以高碳鐵碳合金板帶為研究對象,在Ar-H2-H2O氣氛下可控氣氛管式爐內,利用高溫氣固反應脫碳機制,探索鐵碳合金固態下脫碳而鐵基不氧化的可行性,確定可控氣氛下脫碳的溫度和氣氛條件范圍。
實驗結果表明:氣氛條件對鐵的氧化有顯著影響,當水浴溫度不大于60℃或氣體流量不大于300mL/min時,脫碳后基體中不存在鐵的氧化物;當水浴溫度達到70℃或氣體流量達到450mL/min時,脫碳后基體中出現鐵的氧化物,此時由于鐵氧化的出現降低了脫碳效果。