第2 8卷第4期 3 6·2( X )7年7月特殊钢 SPECI ALSTEELVol.28 Ju lyNo.4 20 ( y 7精炼渣组成对钢·渣硫分配 比的影响陈跃峰王雨(重庆大学材料科学与工程学院,重庆礴 侧X 抖4)摘要采用二次正交回归实验设计方法在中频感应炉内进行碱度R(C aO /S i 02)2一7的Ca O一5 102一M凶-从0,精炼渣系的脱硫实验,建立渣 系组分与钢一渣硫分配比肠关系的数学模型,实验渣碱度、渣指数 MI(R:从03)、C哄、M沙和F eO含量对硫分配比结果表明,渣碱度R3,5一5.0、渣指数MI0.2 5一0.4 0时脱硫效果较好;精炼渣最佳组分为(%):gC a凡、SM夕、1 3从5以后,增幅变小按脱硫的渣一钢反应:、、矛、 、刀尹-,‘廿产. 、了.、〔s〕+(0,一)二(52一)+[0]及其平衡常数:‘S=汁于器 可导出硫的分配比:二高二K s,X备X念( 3 )式中:[s]、]、a护一分别为钢液和渣中的硫和氧活度,且]=【o〕 ; f s、7,一分别为平衡时钢液中硫的亨利活度系数和渣中硫 的拉乌尔活度系数;K s’一包含了渣中硫的摩尔分数转换为质量百第4期陈跃峰等:精炼渣组成对钢一渣硫分配比的影响0 05 00 0 5 00 0功。
舟J ,‘弓‘..J,.二J五余田似45670.650.700.800.85010.20.30.40.50.6碱度(ea0ISio:)渡指数Ml图l碱度()、光学碱度(b )、渣指数()对硫分配比b的影响,160 0℃Fig.1Ef f eeto fba sieity(a),optiea l ba sieity(b)an ds l昭inde x(e)ons司听Irpa r tit io nr a t io肠,1 6( X )℃分比浓度的换算系数在内的上述反应的平衡常数由式(l)可知,对CaO一5102一Mgo一A1203渣系,随着碱度的增加,渣中O,一也增多,有利于提高炉渣的脱硫能力但碱度过大时,过量CaO的带人,将导致渣系熔化温度升高,流动性变差,影响到渣钢间界面反应的进行和S,一的输运,使得在实际条件下渣钢反应达不到平衡,又会降低渣钢间的硫分配比,影响炉渣脱硫效果此外,实验还探讨了光学碱度(A)对硫分配比的影响光学碱度按下式计算A= =x、A、+xZA:+⋯+x‘A‘(4)式中:x‘一纯氧化物的摩尔分数;A‘一纯氧化物的光学碱度由图l(b)可见,光学碱度(A)在0.7 5以下时,A对肠的影响不大,A在0.7 5一0.8 2之间时,随着A的升高,肠明显增大,但也有较大的波动,这与实验渣的动力学因素有关;当A进一步增加时,L s又呈降低趋势。
这是由于随着A的升高,炉渣硫容量 增大[ ’j,脱硫能力增强;当A达到一定值时,随着炉渣碱度增大,渣中Cao含量升高,炉渣粘度增大,渣-钢界面硫扩散成为限制环节,使炉渣脱硫的动力学条件变差,再继续提高炉渣光学碱度,脱硫效果变差这和文献【5〕认为的A>0.8 3恶化脱硫效果相吻合综合二元碱度和光学碱度两方面的影响,得出炉渣对钢 液 脱 硫需要 一个合适 的碱度,即R为3.5一5.0,A为0.78一0.822.2渣指数对硫分配比的影响渣指数Ml反 映了在保证炉渣一定碱度下,使炉渣具有适宜的流动性其定义为::习203(5)8一r.、C一S 一一MI实验得出的渣指数Ml对脱硫能力的影响见图1(c)由图1(c)可 见,渣指数 在0.2 5一0.4 0之间时,硫分配比 肠处于较高水平,与此对应的A 1203含量为1 0%一1 5%2.3ca FZ含量对硫分配比的影响CaF:对硫分配比b的影响如图2(a)所示当尸困卜的o o5 0 0 0劝, 山, 白.1J妇电臼娜n000气甘口 .几357Ca孔,%357911Mg0I%57Feol%图2Ca FZ(a)Fig.2础r e CtO fCa FZ(a)、M夕(b)、F eo(。
)含量对硫分配比肠的影响,16的℃,M毋(b)an dFeo(e)e onte nto nsu lf urpa r titio nr a t io肠,1 6加℃特殊钢第2 8卷渣中C aF:9 %时,肠减小根据上述分析,熔渣中的0,一多,式(l )的反应则向右 进 行熔渣中02一含 量 取决于连网组元(5102、AIZo,等)与破网组元(cao、M沙等)的相对含量Ca F:是离子晶体,Ca F:的加人使渣中F一增加,它与渣中网状硅酸盐产生反应提供少量一,促 进脱硫[ 5 J反应式如下:O一O一0一0-!!!l 0一51一0一51一0一+ZF一=0一51一F+F一51一0一+02-}}110一0一0一0一(6)此外,ea,‘能与s,一形成弱离子对 (Ca,‘+S,一二ca s),降低,s 2一由式 (3 )可知,有利于提高肠从动力学角度分析,c aF:能显著降低c ao-5 102一M四一A 12o3渣系的熔点,提高其流动性,也有利于脱硫但当渣中Ca F:过量时,会造成渣中Cao被稀释,使有效c ao的浓度降低,不利于脱硫[’]2.4M沙含量对硫分配比的影响M沙对硫分配比肠的影响见图2(b)。
由图2(b ) 可知,随着M沙含量 的增加,肠也 不断提高这是因为M凶为碱性物质,与硫具有一定的结合能力,它能降低渣中的a s叭,使得a夕一增大,由式(3 )可知肠也增大但是Mgo含量过高会提高渣的熔点,使渣迅速稠化,恶化脱硫的动力学条件对于cao、5102一M夕一A12o,四元渣系,当从203含量为1 5%一2 5%时,M夕含量大于1 0%,熔渣 即进人固 液两相区t s ]可以认为渣中M夕的合适含量为6%~8%2.5F eo含量对硫分配比的影响炉渣的氧化程度取决于渣中 F eO含量,它对脱硫效果有较大的影响从 图2 (C)可见,随着F eO含量的增加,肠迅速降低出现上述情况是因为,【0〕和渣内的F eo或F eZ+的浓度有关,由F eZ‘+护一二〔o ]+〔F e〕可知,随着F e,‘浓度的增加,钢液中氧浓度【例增加,肠则降低因此要获得良好的脱硫效果,钢液脱氧要好,炉渣氧化性要尽量低实验中有个别终点钢中硫含量大于初始硫含量,原因可能是F eO含量过高引起回硫造成的根据以上实验结果,按二次正交回归实验数据处理方法,建立了Cao一5 102一M沙一A 1203渣系硫分配比肠与炉渣组成间的数学模型,得到如下的回归方程:U二翻6.0 1一5 9.8 6R一2 6.9 (拟203)一3.4 6(M夕)-102.62(Feo)一51.22(eaFZ)+21.33R,+0.3 3(A12o,)2一3.15(Mgo)’+2.6(F eo)’-峨z(。
凡)2+1.犯R(M冰〕)一a13(川2仇)(加卿)+3.67(A1203)(Feo)+0.55(A1203)(CaF:)+6.55(Mg O)(F eo)+9.36(Mg O)(CaFZ)-5.56(凡0)Ca凡)(7)经相关性检验,该模型在0.0 5水平上高度显著,可用作计算精炼渣的脱硫能力3结论(l )控制精炼渣碱度R为3.5一5.0,光学碱度A为0.78一0.82,渣指数Ml为0.25一0.40,能取得较好的脱硫效果;随着Ca F z含量的增加,b呈先增大后减小的趋势;M沙的少量使用可提高u;F eo含量在实验范围内越低越好精炼渣组分的最佳含量为:Cao/510:=4、Ca凡二9%、M四二8 %、A1203二13%、F eo<0.5%2 )针对目前钢厂精炼渣的特点,研究和分析了cao一5 102一M脚一A120,四元渣系组成和硫分配比之间的关系;并通过简易实验得到硫分配比和渣组成之间的回归模型,经检验该模型的相关性较好,可应用于实际生产参考文献IM毗55F ent o n,R OnHMer k,BI山rAO t ten”a”.P氏duetio nO fl洲s uh ars te ela tS te lco -la keE心rWor ks.Steelma k吨C。
刊飞茂n ce阮-c倪dings,19 96:8 12副岛利行,齐藤忠,松本洋,等.RH槽内合成7于少夕又添加仁止为熔钢脱硫.铁钢,198 4(7 0):9 793郭上型,万真雅.钢包炉 (L F)Ca O一5 1 02一M沙一月20,渣系脱硫试验.特殊钢,19 96.17(3):4 64张鉴.炉外精炼的理论与实践.北京:冶金工业出版社,19 935张奚东,孙炯.L F钢包脱硫试验.上海金属,19 97.19(3):56周宏,吴晓春,崔尾.硫在Ca o一A卜O,系熔渣与钢液间的分配 率.钢铁,1995,30(6):147战东平,姜周华,王文忠,等.Ca O·A 12o3一C哄一M四一5 1 0:五元顶熔渣系钢水深脱硫实验研究.炼钢,2( X )2,1 8(6):3 38王俭,毛裕文 译.渣图集.北京:冶金工业出版社,19 89陈跃峰(19 81一),男,硕士研究生,从事钢水二次精炼方面的研究收稿日期:2( X )7 习于1 2。