·1298· 工程科学学报，第37卷，第10期 2结果分析及讨论 原FeCr,0,发现早期主要反应是铁的还原并释放出 Cr,03,根据图2推测此过程反应速率与Fe一Cr,0,中 2.1还原影响因素 碳还原Cr20,的速率相近.由于FeCr,04产生的Cr03 2.1.1不同温度下Fe-Cr203、Fe202-C203和 反应活性高于Fe-Cr,03中直接配加的Cr,03,所以 FeCr,0,还原比较 1350℃时反应后期FeCr,0,的还原速率高于Fe- 图2显示了中l6mm×10mm,制样压力20MPa的 Cr,0,而温度升高后，Fe-Cr203中C0,的反应活性 三种样品还原率随反应时间的变化.从图中可知，在 也增强，二者还原速率的区别也缩小，表明Fe,0,- 同一温度下，最终还原度和还原速率均呈现Fe2O,一 Cr,0,C的反应性最好，FeCr0,C反应困难，低温 Cr,0,C>FeCr,0,C>FeCr,0,C的趋势.对比不 条件下区别更明显.从图3中三种样品最终还原度受 同温度下还原结束前还原率随时间的变化发现，温度 温度影响曲线可知：温度低于1450℃时，FeCr,0,-C 越高，样品还原率趋于不变所需时间越短，且随温度升 和Fe,0,-Cr,0,C样品最终还原度受温度的影响较 高三种样品之间的差别降低.1350℃时Fe20,一 小，而高于1450℃时升高温度能显著提高这两种样品 C,O,C的还原速率明显高于其余两种样品，温度升 的最终还原度：温度对e-Cr,O,-C样品的最终还原 高，还原速率差距减小，1550℃时三种样品的还原速 度影响很大，升温能显著提高其最终还原度.所以Fe 率基本相同.1350℃时Fe-Cr,03-C与FeCr,0,-C还 氧化物的还原能够使体系在较低温度获得高还原率， 原早期的还原速率相同：1450℃时两种样品的还原速 而FeCr,O,只能依靠升温提高还原率. 率在还原结束前都保持一致.刘洋等国用20%C还 100 Fe,0,-Cr,0,-C 60 Fe-Cr,O,-C FeCr,O-C 40 051015202530354045 时间/min 100 ) 00 80 FeO-CrO-C Fe-Cr,O-C Fe,0-Cr,0-C e-Cr,O-C FeCr,O.-C FeCr,0- 60 这60 40 40 51015202530354045 051015202530354045 时间min 时间/min 图2三种样品（中16mm×10mm,20MPa)还原率与反应时间的关系.(a)T=1350℃：(b)T=1450℃：(c)T=1550℃ Fig.2 Relationship between reduction degree and reaction time(b16mm×10mm,20NMPa):(a)T=l350℃；(b)T=l450℃：(c)T=l550℃ 2.1.2样品尺寸和样品压力对还原的影响 C的前期还原速率相同，Fe-Cr,0,-C的还原速率偏 图4所示为1450℃、制样压力20MPa下 慢，且三者的最终还原度相等.样品尺寸为中l6mm× Φl6mm×10mm（大)和Φ10mm×10mm（小)样品的 10mm时FeCr,.0,C的前期还原速率与Fe-Cr,03C 还原率随时间的变化曲线.从图中可以看出，样品尺 相同，三者的最终还原度却存在差异.这说明改变样 寸为Φl0mm×10mm时，Fe203Cr,03C和FeCr,0,- 品尺寸能够影响Fe一Cr-O体系的还原，尤其对工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 2 结果分析及讨论 2. 1 还原影响因素 2. 1. 1 不 同 温 度 下 Fe-- Cr2O3、Fe2O3 -- Cr2O3 和 FeCr2O4 还原比较 图 2 显示了 16 mm × 10 mm，制样压力 20 MPa 的 三种样品还原率随反应时间的变化． 从图中可知，在 同一温度下，最终还原度和还原速率均呈现Fe2O3 -- Cr2O3 --C ＞ FeCr2O4 --C ＞ Fe--Cr2O3 --C 的趋势． 对比不 同温度下还原结束前还原率随时间的变化发现，温度 越高，样品还原率趋于不变所需时间越短，且随温度升 高三 种 样 品 之 间 的 差 别 降 低． 1350 ℃ 时 Fe2O3 -- Cr2O3 --C 的还原速率明显高于其余两种样品，温度升 高，还原速率差距减小，1550 ℃ 时三种样品的还原速 率基本相同． 1350 ℃时 Fe--Cr2O3 --C 与 FeCr2O4 --C 还 原早期的还原速率相同; 1450 ℃ 时两种样品的还原速 率在还原结束前都保持一致． 刘洋等［13］用 20% C 还 原 FeCr2O4 发现早期主要反应是铁的还原并释放出 Cr2O3，根据图 2 推测此过程反应速率与 Fe--Cr2O3 中 碳还原 Cr2O3 的速率相近． 由于 FeCr2O4 产生的 Cr2O3 反应活性高于 Fe--Cr2O3 中 直 接 配 加 的 Cr2O3，所 以 1350 ℃ 时 反 应 后 期 FeCr2O4 的还原速率高于 Fe-- Cr2O3，而温度升高后，Fe--Cr2O3 中 Cr2O3 的反应活性 也增强，二 者 还 原 速 率 的 区 别 也 缩 小，表 明Fe2O3 -- Cr2O3 --C 的反应性最好，Fe--Cr2O3 --C 反应困难，低温 条件下区别更明显． 从图 3 中三种样品最终还原度受 温度影响曲线可知: 温度低于 1450 ℃ 时，FeCr2O4 --C 和 Fe2O3 --Cr2O3 --C 样品最终还原度受温度的影响较 小，而高于 1450 ℃时升高温度能显著提高这两种样品 的最终还原度; 温度对 Fe--Cr2O3 --C 样品的最终还原 度影响很大，升温能显著提高其最终还原度． 所以 Fe 氧化物的还原能够使体系在较低温度获得高还原率， 而 Fe--Cr2O3 只能依靠升温提高还原率． 图 2 三种样品( 16 mm × 10 mm，20 MPa) 还原率与反应时间的关系． ( a) T = 1350 ℃ ; ( b) T = 1450 ℃ ; ( c) T = 1550 ℃ Fig． 2 Ｒelationship between reduction degree and reaction time ( 16 mm × 10 mm，20 MPa) : ( a) T = 1350 ℃ ; ( b) T = 1450 ℃ ; ( c) T = 1550 ℃ 2. 1. 2 样品尺寸和样品压力对还原的影响 图 4 所 示 为 1450 ℃、制 样 压 力 20 MPa 下 16 mm × 10 mm ( 大) 和 10 mm × 10 mm ( 小) 样品的 还原率随时间的变化曲线． 从图中可以看出，样品尺 寸为 10 mm × 10 mm 时，Fe2O3 --Cr2O3 --C 和FeCr2O4 -- C 的前期还原速率相同，Fe--Cr2O3 --C 的还原速率偏 慢，且三者的最终还原度相等． 样品尺寸为 16 mm × 10 mm 时 FeCr2O4 --C 的前期还原速率与 Fe--Cr2O3 --C 相同，三者的最终还原度却存在差异． 这说明改变样 品尺寸能够影响 Fe--Cr--O 体 系 的 还 原，尤 其 对 ·1298·