包头铁水固氧提铌的工艺

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1993.05.023 第15卷第5期 北京科技大学学报 Vol.15 No.5 1993年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1993 包头铁水固氧提铌的工艺 张广庆“黄务涤陈冰*赵玉华* 摘要：提出了用固态氧化剂（轧钢铁皮或高品位铁精矿）从包头铁水提铌的工艺，简称铁水固 氧提钱工艺：实验得到了固氧提铌最佳丁艺参数：铁水温度为1350C；W(氧化剂重量/生 铁重量)为5%~10%。探讨了非标准状态下，固氧提铌过程铁水中的Nb、Si、M、C和P 的热力学行为，分析了氧化剂加入量对铁水温度的影响。 关键词：铁水、氧化、工艺/提铌，固态氧化剂，热力学分析 中图分类号：TF111.14 Process of Extracting Niobium with Solid Oxidizer from Pig Iron Zhang Guangying Huang Wudi Cheng Bing Zhao Yuhua ARSTRACT:The process of extracting niobium with solid oxidizer(Fe,O)from hot iron (called SOENb for short)produced in Baotou China was advanced.The optinum process parameters were below:The temperature of hot iron is 1 350C W(oxidizer burden weight/hot iron weight)is 5%~10%.The thermodynamical action of Si.Mn,C.P.Nb in hot iron under the actual conditions was discussed and the effect of oxidizer burden on the iron temperature was analysed. KEY WORDS:hot iron.oxidation,technology/extracting niobium,solid oxidizer. thermodynamics analysis 包头铁水提铌的工艺和理论研究在我国已进行了数十年，相继提出了转炉氧气侧吹 法；转炉氧气底吹法；铁水雾化提铌法及铁水连续提铌~4等方法，为包头铁矿资源的综 合利用作出了大量卓有成效的工作。但是，这些提铌方法都是以氧气作为氧化剂进行吹 炼，不可避免地造成铁水中碳和铁的过多吹损。同时，设备和工艺也较为复杂。为了克服 吹损和简化工艺，探索新的提铌方法，本文用固态氧化铁（轧钢铁皮或高品位铁精矿）作 为氧化剂处理铁水，得到了较好的提铌效果。 1试验原料与方法 *1992-05-12收稿第一作者：男，35岁，博士 *诒金系(Department of Metallurgy)

第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 包头铁水固氧提妮的工艺 张广庆 ‘ 黄务涤 ’ 陈 冰 赵玉 华 ’ 摘 要 提 出 了 用 固 态氧 化剂 ‘轧 钢铁皮或 高品 位铁 精矿 从 包 头铁 水提 拢 的工 艺 ， 简称 铁水 固 氧提 钥工 艺 。 实验 得到 了固 氧提 捉最 佳工 艺参 数二 铁 水温 度 为 ℃ 氧化 重量 生 铁 重量 为 一 探讨 非标 准状 态下 ， 固 氧提 锐过 程铁 水 中的 、 、 、 和 的热 力学行 为 ， 分析 了氧化剂加 人量 对铁水温 度 的影 响 。 关键词 铁水 ， 氧 化 ， 工 艺 提 锐 ， 固态氧化剂 ， 热 力学分析 中图分类号 答 撇叮 够 ‘ 肠’ ‘ 塔 呷 “ 一 ， ， ， ， 七 ， ， ， ， 包 头铁水提 妮 的 工 艺 和理论研 究 在我 国 已 进行 了 数 十年 ， 相 继 提 出 了转 炉 氧 气 侧吹 法 转 炉 氧 气 底 吹法 铁水雾 化 提 妮 法及铁水 连 续提 钥 ’ 一 」等方 法 ， 为包 头铁 矿 资源 的综 合 利 用 作 出 了大 量卓有 成 效 的 工作 。 但是 ， 这 些 提 妮方 法 都 是 以 氧 气作 为 氧 化 剂 进行吹 炼 ， 不可避 免地造成铁水 中碳 和铁的过多 吹损 。 同时 ， 设备 和工艺也较 为复 杂 。 为 了克服 吹损 和 简化工艺 ， 探索新 的提妮方法 ， 本文用 固态 氧化铁 轧钢 铁皮或 高 品位铁精 矿 作 为氧化剂处理铁水 ， 得到 了较好 的提 锐效果 。 试验原料与方法 一 一 收稿 第 一 作 者 男 ， 岁 ， 博 士 ， 冶金 系 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1993．05．023

.454· 北京科技大学学报 1993年No.5 1.1试验原料 含铌生：铁选用包头稀土二】由高铌高稀土矿冶炼的富铌铁水，其成分为(%)： C-2.90,Si-0.44,Mn-1.13,P-3.53,Nb-0.39。 氧化剂选用碳钢轧钢铁皮，其成分为(%)：TFe-72.8,FeO-56.5。 1.2试验方法 将生铁500g装入50mm×100mm氧化铝坩埚，放入碳管炉内，通人氩'保护，同时 通电加热熔化。到达指定温度后，按试验设计、手工投入氧化剂，并开始计时。20m后 断电、取出坩埚、分析金属及炉渣的成分。 1.3试验设计 为全面考察温度和W对提铌指标的影响，进行正交试验。根据探索试验的结果及实 际生产上的温度范围，确定了因子及水平如下：温度（℃）：1250、1300,1350,1400； W%):5,10,15,20. 2 试验结果 将试验数据作直观分析图，见图1一4。由图1,2可知，随温度的升高，P升高， [C]fMn降低。高于】300℃后，[Si1基本保持不变，Nb]在0.007%~0.030%范围内变化， 受温度影响较小。而渣相成分中，随温度升高，(PO5)降低、并在1350C处，(Nb2Os)、 (MnO、(SiO,)出现峰值：超过1350℃，(FeO)大量增加l。上述结果表明低温时渣铁流动 性差，已氧化的(P,Os),难被[Si、[Nbl、[Mnl还原返回铁水，而高温度时(>I350℃)， 山下'气相传递氧，渣(FO)人啦增加、从而稀释了铌液。 由图3,4可知、随W增加、[Pl、[C降低。W>5%时，[CI增加是由过其氧化剂 加入造成铁水温降过大，推迟反应所致；当W>l0%,S、[M]基本不变，[Nb在 0.007%~0.030%范围内。渣相中(P,O)的增加，(NbO5、(MnO2、(Si02)的降低、是由 于Si、[M】、[Nb]首先氧化，浓度已经很低，因而随氧化剂的增加及P的人t化，必 将稀释其浓度。 由以上分析得到温度和W的最佳范围分别是：1300~1350C和5%~10%。 3讨论 31固氧提铌过程中铁水中各元素的热力学行为 实验选择典型渣系：Nf0=0.39:Nso:=0.32:NMno=0.22:Np:0=0.02:Nh:= 0.046。对凸氧提铌过程中，铁水中各元茶的热力学行为进彳了分析。 设化学反应为： [Me]+(FeO)=(Me,O.)+Fe 将所选渣系的各组元活度和不问铁水成分及活度系数代入相戍的白山能计算式， 即可得到该铁水成分下各元系氧化的自由能与温度的关系式△G=A+BT。将各元茶化 的自由能△GMO,与铌的氧化自由能△Ghos比较、就可看出该元茶对提铌的影响。计

· · 北 京 科 技 人 学 学 报 年 试验原料 含 妮 生 铁 选 用 包 头 稀 土 二 厂 由 高 妮 高 稀 土 矿 冶 炼 的 富 锐 铁 水 ， 其 成 分 为 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 。 氧化剂选 用碳 钢轧 钢铁皮 ， 其 成分 为 一 ， 一 。 试验方法 将 生 铁 装 入 氧化铝 增涡 ， 放 人 碳 管 炉 内 ， 通 入 氛 产 〔保护 ， 同时 通 电加热熔 化 。 到 达 指 定温 度 后 ， 按 试验设计 ， 手 工 投人 氧化剂 ， 并 开 始计时 。 后 断 电 ， 取 出增祸 ， 分析 金属 及炉 渣 的成分 。 试验设计 为全 面 考 察温 度 和 附 对 提 泥指标 的影 响 ， 进 行 正 交 试验 。 根 据探索 试验 的结 果 及 实 际 生 产 上的 温 度 范 围 ， 确 定 了 因 子及 水 平如 下 温 度 ℃ ， ， ， 月《 ， ， ， 试验结果 将 试 验 数 据 作 直 观 分 析 图 ， 见 图 一 。 由 图 ， 可 知 ， 随 温 度 的 升 高 ， 升 高 ， 【 ， 【 降低 。 高 于 ℃ 后 ， 【 基 本 保 持 不 变 ， 【 在 一 范 围 内 变化 ， 受 温 度影 响较 小 。 而 渣 相 成分 中 ， 随 温度 升 高 ， 户降低 ， 少 在 处 ， 亦 、 出现峰值 超过 ℃ ， 大量增 加 。 上述结 果表 明 低温时渣 铁 流动 性 差 ， 已 氧 化 的 ， 难 被 、 【 、 【 还 原 返 回 铁 水 ， 而 高温 度 时 ℃ ， 山 于气相传递 氧 ， 渣 相 人 量增 加 ， 从而 稀释 了捉渣 。 由图 ， ’知 ， 随 附 增 加 ， 【 、 降低 。 伴 时 ， 增 加 是 由 几过墩 氧化拍 加 人 造 成 铁 水 温 降 过 大 ， 推 迟 反 应 所 致 当 体 ， 、 基 本 不 变 ， 【 在 一 范 围 内 。 渣相 中 的增 加 ， 、 、 的降低 ， 是 冬了 于【 、 「 、 【 首 先 氧化 ， 浓 度 已 经 很 低 ， 因而 随 氧化 的增 加 及【 的大敬 氧化 ， 必 将 稀释 其浓 度 。 由以 上分 析 得到 温 度 和 附 的最 佳 范围 分别 是 一 ℃ 和 一 。 讨 论 固 氧提妮过程 中铁水 中各 元素 的热 力学行为 实 验 选 择 典 型 渣 系 。 二 万 一 、 一 刀 、 卜 一 《 、 二 。 对固 氧提 锐过 程 中 ， 铁 水中各 元 素的热 力学 行 为进 行 了分析 设 化学 反应 为二 二 一 一 土 、 、 飞 ， 飞 ， 将 所 选 渣 系的 各组 兀 活 度 和 不 同铁 水 成 分 及 活 度 系数【’ 一 “ 代入 相应 的 白山能 计 算 式 即 可 得到该 铁 水成分 下 各元 素氧化 的 自山能与温 度 的 关 系式 △ 。 将 齐 元 素氧化 的 自由能△ 。 、 、 与泥 的 氧 化 白由能△ 卜 比较 ， 就 可 看 出该 元 素对提 妮 的影 响 。 主 一

Vol.15 No.5 张广庆等：包头铁水固氮提铌的工艺 ·455· 算结果见图5。 18.00r 62.00 FeO g16.00 3.00m 4.00 60.00 2.80 3.00 58.014.0 滋 如 12.00 POs 2.60 2.00 (02H) 56.00 6 SiO, 远 10.00 54.00 Mno 2.40 艺 1.00 并 Mn Nb 知 2.201 0.00 52.00 艺 Nb2O, 1250 13001350 1400 6.00 TI℃ 50.00 1250 130013501400 Tc 图1温度和半钢中Mel的关系 图2温度与渣中(Me,0,)的关系 Fig.I Variation of contents of Fig.2 Variation of contents of C,Si,Mn,P,Mb in liquid semi- FeO,Nb:Os,P2Os,SiOz,MnO in steel with temperatures molten slag with temperatures 3.40 6.00r 65.00 3.20 5.00 20.00 Feo 8 60.00 POs 3.00 台4.00 15.00 2.80 55.00 10.00 2.60 2.00 SiO2 1m 50.00 COQN) MnO 5.00 2.40 S Nb Nb.O, Mn 2.20L 0.00 45.00L 0.00 5 10 15 20 5 10 15 20 W,% W,% 图3W与半钢中(Me)的关系 图4W与渣中(Me,0)的关系 Fig.3 Varitaion of contents of Fig.4 Variation of contents of C,Si,Mn,P,Nb in liquid semi- FeO,Nb2Os,P2Os,SiO2,MnO in steel with oxidizer burden molten slag with oxidizer burden (1)硅含量的影响 取铁水成分为(%：Nb-0.01,Mn-0.1,C-3.5,P-4.0,Si-0.01和Si-0.1。计 算△Gs0?和△GNb0s,见图5。由图可知：含硅0.1%的△Gso:,在1683C以下小 于该成分的△GNb2os而含硅0.01%的△Gso?。说明硅含量在0.1%时对0.01%的铌的氧

张广 庆等 包头铁水 固氮提锐的工艺 · · 算结果 见 图 。 阅 ︵龟邑 ﹃︵。今巴山︶ 叭‘么 一 山。 了 户 愁迈邑︹一刀﹄一气口 喇鼻翠城和仑理 巴一 喇如供升岁于条阅 ， 人渺 ， 刃℃ 图 温度和半钢 中 的关 系 温度与渣中 气 决的关 系 ， ， ， ， “ 一 加 图 ， ， ，， ， 比 ︵它邑 印 丘 今巴 汤、 嗯 刁 巴 母 色 ︵色 乞 喇如邪攀于娇创 丫 国 ’加 盆 夏 ， 的 加 门，、‘ ︻艺 ， ︻巴 嘲术如长任叹居升 阅 ， ， 图 阿 与 半钢中 的关系 ， ， ， ， 一 初 硅 含量 的影 响 取 铁 水 成 分 为 一 ， 一 · ， 算 和 ， 见 图 。 由图可 知 于 该成分 的△ 而含 硅 的△ 图 与渣 中 气 户的关 系 窝 ， ， ， ， 功 一 ， 一 ， 和 一 。 计 含硅 的八 、 ， 在 ℃ 以 下小 说明硅 含量在 时对 的锐 的氧

·456· 北京科技人学学报 1993年No.5 化起抑制作用。因此要提高铌的氧化率，铁水的硅含量应降至0.01%以下，否则，生成 的SiO,将稀释(NbOs,但(SiO)含量升高有利于增人P:os降低(POs)含量。 (2)锰含量的影响 取铁水成分为(%：Nb-0.01,Si-0.01,P-4.0,C-3.5,Mn-0.5和Mn-1.0.计算 △GMo和△GNbo。由图5知，低于1309℃时，1.0%Mn对0.01%Nb的氧化起抑制 作用。但Mn含量为0.5%时，Mn便不能抑制0.0I%的Nb氧化了。因此，要获得高的 铌的氧化率、铁水中猛含量应降至0.5%以下。由于提铌过程中锰的氧化不可避免，生成 MnO将进入炉渣冲淡其铌含量，而且(MnO)的升高使？P:o,降低，使(PO)增加。所 以，对于固氧提铌来说，铁水中锰含量应尽可能低，以减少不利影响。 (3)磷含量的影响 取铁水成分为(%)：Nb-0.01, 10.0r Mn-0.01,C-3.5;Si-0.01,P-3.5和 P-4.0。计算△GP:o和△GNb:o。h图5 0.0 △G 可知，低于1350℃，△G:0:为负值， 但△G:o:远大于△Gb:o:,因而在铁水 -10.0 温度下，存在使P不进入渣相而留在铁水 中的叮能性。 -20.0F (4)碳含量的影响： 取铁水成分(%)：Si-0.01,Mn-0.01,P- -30.0 4.0,Nb-0.01.C-3.5和C-2.5计算△Gc 和△GN:o。可以看出碳含量的增加，使 -40.0 AGRxs △GNb:o:增大。含量为2.5%时转化温度为 G 1222℃。从热力学上.看，在铁水温度下. -50.0 △G2M G 若将铌降至0.01%以下.碳的轧化似乎是 AG 不避免的。由于碳与二价氧化铁的反以 -60.0P 为吸热，温度越高，反以愈剧烈，但碳的 氧化将消耗氧化剂和热，同时也抑制了 -70.0 提铌反以的进。但实际上、山碳氧反 AGM 4 GOMO -80.02 成的产物为气相，在铁水内部及渣铁界 4G8a- 4G品5wg 面，这-反以难以进。仪在過何提铌的 -90.0l 初期，反戍为過一液反应时才有可能发 10001100 1200 1300 14001500 华。所以，碳氧反应在固提铌过程中应 T℃ 是很有限的。 3.2固氧提铌过程中的热平衡分析 图5实际条件下的氧化物 由于一定条件下的自然降温（向大'气 自由能与温度关系 龆射，铁水沟和铁水罐的吸热）是-·定 Fig.5 Change of practieal free energy of 的、因此、仪考虑固态氧化剂的降温 oxide in liquid iron on tempeeratures 作用和铁水中元索氧化的升温作用

· · 匕 京 科 技 大 学 · 李 报 年 化 起抑 制 作 用 。 因 此 要 提 高 锐的 氧 化率 ， 铁 水的 硅 含 量应 降 至 以 下 ， 否则 ， 生 成 的 将 稀 释 ， 但 含量 升 高 有利 于增 大 ， 降低 含量 。 锰 含 量 的影 响 取 铁 水 成分 为 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 和 一 ， 计算 △ 和 △ 、 ， 。 白图 可 知 ， 低 于 时 ， 对 的 氧化起 抑 制 作 用 。 但 含量 为 时 ， 便 不 能 抑 制 的 氧 化 了 。 因 此 ， 要 获 得 高 的 锐 的 氧 化 率 ， 铁 水 中锰 含 量 应 降至 以 下 。 由于 提 妮过 程 中锰 的 氧化 不 可避 免 ， 生 成 将 进 入 炉 渣 冲淡 其锐 含量 ， 而 且 的 升高 使飞 ， ， 降 低 ， 使 增 加 。 所 以 ， 对 于 固 氧提 妮来说 ， 铁 水 中锰 含晕应 尽 可能 低 ， 以 减 少 不 利影 响 。 磷 含量 的 影响 取 铁 水 成 分 为 一 ， 一 ， 一 一 ， 一 和 一 。 计算 △ 、 和 △ 、 · 。 由图 可 知 ， 低 于 ℃ ， △ 为 负 位 ， 但 △ 。 ‘ 远 大 于 △ 、 ‘ ， 因 而 在 铁 水 温 度 下 ， 存在 使 不进 入 渣 相而 留在 铁 水 中的 可能性 。 碳 含量 的影 响 取铁 水成分 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 和 一 计 算 △ ， ， 和 △ 印 。 可 以 看 出 碳 含 敬 的 增 加 ， 使 立 △ 、 。 增大 。 。 含量 为 时转 化温 度 为 污 从 热 力学 卜看 ， 在 铁 水 温 度 下 ， 阅 若将 泥 降 至 以 下 ， 碳 的 氧 化似 乎是 不 可避 免 的 。 由 于碳 与二 价 氧化 铁 的 反 应 为吸 热 ， 温 度 越 高 ， 反 应 愈 剧 烈 ， 但 碳 的 氧化将 消 耗 氧 化 和 热 狱 ， 同 时 也抑 制 了 提 锐 反 应 的 进 行 。 但 实 际 卜 山 碳 氧 反 应 的 产 物 为 气 相 ， 在 铁 水 内 部 及 涟 铁 界 ， 这 一 反 应 难 以 进 行 。 仅 在 固 钱提 泥 的 初 期 ， 反 应 为 固 一液 反 应 时 才 有 、 ’ 能 发 生 。 所 以 ， 碳 氧 反 应 在 固 氧提 妮过 程 中应 是 很 有限 的 。 固氧提妮过程 中的热平衡分析 山 于一 定 条件 下 的 自然 降 温 向 大 气 幅 ， · ， 铁 水 沟 和 铁 水 罐 的 吸 热 是 一 定 的 ， 因 此 ， 仅 考 虑 固 态 氧 化 剂 的 降 温 作 用 和铁 水 中兀 索氧化 的 升温作 用 。 △ 拨， 一 △ 护 竹 一 一 一 △ 缨 。 一 △ 黑君 ‘ “ ， 乙 盆黔 ·， 一 印 一 流黔 、 乙 护 一 △ 哈呱 △ 嗜 ， 一 叩 幻 了，℃ 图 实际条件下 的 氧化 物 自 由能与温度 关 系 云 尸

Vol.15 No.5 张广庆等：包头铁水固氮提铌的工艺 ·457· (1)钢铁皮的降温作用 试验用轧钢铁皮成分(%)：Fe0-56.50,Fe2O3一41.29。铁水比热分别取为：Cp1 =1.046kJ/kg·K,Cp:x=1.674kJ/kg·K 设铁水初始温度为1673K,轧钢铁皮室温下全部氧化成FO,反应式如下： Fe:O(s)+Fe(1)=FeO(1)H=2.225T-3195 (kJ/kg) 由热量平衡： Cn战·W铁水·(T-1673十W铁皮·△H+Q白然热损=0 设在理想状况下：卫白然热损=0，且令： △T降=T-1673 则：△T路=一 527.43·W CP铁+2.225·W 计算结果表明：当Cn=1.046kJ/kg·K,W小于20%时，铁水温降不会大于71℃； W小于10%时，温降小于42℃。而Cn=1.674kJ/kg·K,W小于20%时，铁水温降不 会大于50℃，W小于10%，温降小于27%. (2)元素氧化的升温作用 设反应温度为1573K,反应式为 v(FeO)+x[Me]=(Me,0.)+rFe 则氧化的热效应△HM(×10kJ/kg分别为：△Hs=-9.368,△Hc=10.427, △HMn=-2.485,AHp=-1.435,△HNb=-3.188。由上述计算结果可知，除碳以外，铁水 中其他元素的氧化均为放热反应。由于在固氧提铌过程中，碳的氧化有限，因此在W合 适的条件下，固态氧化剂的降温作用因元素氧化升温而可以得到部分或全部补偿。1t铁 水中元素的氧化热效应由下式计算： Q=-∑△HMe·△[%oMe](kJ/t铁水) 由热平衡： W铁东·C铁·△T开+W落·Cp游·△T罪十2自然热糊一W铁水·Q×10-3=0 设理想状况下：D白然热损=0；且令：G=渣重量/生铁重量，则由元素氧化造成的渣 铁温升为： a-d4 取Cm=1.197kJ/kg·K。在实验铁水成分下，若得到成分为(%)上Nb-0.01, P-3.3,C-2.85,Si-0.01,Mn-0.03的半钢，则Cp铁水=1.046kJ/kg·K。G=20%时， △T开=60℃：G=10%时，△T并=67℃；而Cp铁=1.674kJ/kg·K,G=20%时，△T开 =41℃，G=10%的△T升=43℃。 上述计算与3.2(1)所得结果比较，可以看出元素氧化对于加入固态氧化剂所造成 的温降的补偿作用，在W=10%(G△T降。上述计算是在自然热=0 的假定条件下作出的，而实际生产中△T=△T升+△T降<0。因此，卫自然热搬是铁水温降的 主要因素，而固氧提铌本身对铁水温度的影响可以认为是不大的。 3.3固氧提铌过程中气相氧分压的影响

张广 庆等 包头铁水 固氮提钥 的工 艺 ， · 轧钢铁 皮 的降温作 用 试 验 用轧钢 铁 皮成 分 一 ， 一 。 铁 水 比 热 分别 取 为 ， ， 二 · ， ， 、 中 · 。 设铁 水初 始温度 为 ， 轧钢 铁皮 室温下全部 氧化成 ， 反 应式如下 ， 二 一 由热量平衡 泥 · 环嫉水 · 铁 皮 · △ 。 然 热损 二 设在理想状况 下 。 然 热损 ， 且令 二 么不， 则 △ 洋 一 · 体 尸 铁 · 附 计算 结 果 表 明 当 马 · ， 附 小 于 时 ， 铁 水 温 降 不 会 大 于 ℃ 附 小 于 时 ， 温 降小 于 ℃ 。 而 · ， 小 于 时 ， 铁水温 降不 会大于 ℃ ， 小于 ， 温 降小 于 。 元素氧化 的升温作 用 设 反应温度为 ， 反应式为 少 ， 【 一 · 、 ， ‘ ， 则 氧 化 的 热 效 应 △氏 一 分 别 为 △ 一 ， 八 二 ， 八万 二 一 ， △刀 二 一 ， △凡 一 。 由上述计算结果可 知 ， 除碳 以 外 ， 铁水 中其他元素 的氧化均 为放热 反 应 。 由于 在 固氧提 钥过 程 中 ， 碳 的 氧 化有 限 ， 因此在 合 适 的条 件下 ， 固 态 氧 化剂 的 降温 作用 因元素氧化升 温 而 可 以 得 到 部分或 全 部 补偿 。 铁 水 中元素 的 氧化热效应 由下式计算 一工△ 。 · △「。 铁水 由热平 衡 才 铁 水 · 铁 · △ 升 渣 · ，涟 · △ 升 白然热损 一 砰铁 水 · 欠 一 一 设理想 状况 下 自然 热 损 二 且令 二 二 渣重 量 生铁重 量 ， 则 由元素 氧化造 成 的渣 铁温升 为 △ 工 。 · 。 ，铁 · ，，。 · 取 件 · · 在 实 验 铁 水 成 分 下 ， 若 得 到 成 分 为 一 · ， 一 · ， 一 · ， 一 ， 一 · 的半 钢 ， 则 铁 水 · · 。 时 ， 几 二 ℃ 时 ， △瓜 二 ℃ 而 铁 二 · ， 时 ， △狱 ℃ ， 二 的 △马 ℃ 。 上 述计 算 与 所 得结果 比较 ， 可 以 看 出元素 氧 化 对 于 加 人 固 态 氧 化剂 所造 成 的 温 降 的补 偿 作 用 ， 在 体 时 ， △几 △珠 。 上 述计算是 在 自然 热 损 二 的假 定 条件 下 作 出 的 ， 而 实 际生 产 中 △ △耳十 爪 。 因此 ， 自然 热损 是 铁水温降的 主要 因索 ， 而 固氧提 妮本身 对铁水温度 的影 响 可 以认为是 不 大 的 。 固氧提妮过程 中气相 氧分压的影 响

·458· 北京科技大学学报 1993年No.5 山于固氧提能在常压下进，试验中加人到化剂后，坩埚处于空气中。由计算知， 若要得到半钢成分：Nb-0.01,P-3.3,C-2.85,Si-0.01,Mn-0.03、氧化剂利用率按 65%计算、W至少为7.5%。由实验结果 知、w为5时所得半钢成分小于上述数 1000T 值。因此，其到化元茶所需要的一部分乳 只能气相米提供。图6为（通过渣去 8.00 的通量与温度的关系、 山于有渣层阻隔，‘气相传将通过渣 层进行，氧化方式为间接氧化。其反应为 .6.00 放热反应，温度升高不利反成进广、但 有利于渣柑流动性的改善，因而有利于渣 由 4.00 相湘的传氧。山图6可知、随温度的升高渣 咚 相的氧通量是增趋势、这与图2中温度 2.00 与(FeO)的关系是吻合的， 12501300 1350 14001450 在工业试验中，山渣层较华，上.下 T/℃ 温差较人，流动性比实验条件下差，因 此，‘气柑氧的影响将减羽，W应有所增 图6渣层氧通量与温度的关系 加、以满足而要。 Fig.6 Change of oxygen transport rate on time 4结 论 (I)实验证明，固态氧化铁(F,O,)是铁水提铌的有效化剂。实验节试式验所得铌渣的 (NbO5)含tY均可达10.37%。W为5%、半钢残铌达0.01%以下，铌的收得率7b达 到90%~97%. (2)固氧提铌过程中，Si,Mn与Nb同时氧化进人渣中，降低了铌渣品位。 (3)理论分析证明、碳的氧化在有限范围内进行。磷很少氧化。实践中存在进一步降 低(P,O),提高(Nb)/(P)的可能性。自然热损是造成齿氧提铌温降的主要因素。 (4)提铌过程中不会造成铁损，化部分铁被还原进人半钢，提高了铁的收得 参考文献 1邰象华.钢铁，1982.17(2)：23 2:滕衫.铁上钢、1987.73(2)：275 3林宗彩.周来章.钢铁、198217(2)：31 4福泌章.钢铁.1984.198)：56 5陈家样.炼烁钢常用表数据下册.北京：冶金上业.出版社，1982.638：388：470

· · 北 京 科 技 大 学 学 报 年 由 于固 氧提 锐 在 常 压 下 进 行 ， 试验 中 加 人 城 化 剂 后 ， 增 祸 处 于 若 要 得到 半 钢 成 分 一 ， 一 ， 一 十算 ， 附 至 少 为 。 山实验结 果 可 知 ， 伴 为 时 所 得 半 钢 成 分 小 二 卜述 数 位 。 因此 ， 其 氧 化 元 素所需 要 的 一 部分 氧 只 能 山气 相 来提 供 。 图 为 气相 通 过 渣 层 的 城通傲 与 监度的 关系 山 于有 ‘ 查层 阻 隔 ， 产 又相 传 氧将 通 过 查 层进 行 ， 氧 化方式 为间 接 氧 化 。 其 反 友为 放 热 反 应 ， 温 度 升 高 不 利 飞 反 应 进 行 ， 但 有 利 几 渣 相 流 动 性 的 改 善 ， 因 而 有 利 于 八 相 的 传 杭 图 可 知 ， 随 温 度 的 升高 杏 相 的 氧通 最 认增 加 趋 势 ， 这 与图 中温 度 与 的 关系 是 吻 合的 。 在 、业试验 中 ， 百查 几 公较 华 ， 卜下 温 差 较 大 ， 流 动 性 比 实 验 条 件 下差 ， 囚 此 ， 产 相 氧 的 影 响 将 减 弱 ， 附 应 有 听 增 加 ， 以 满 足 需 要 。 卜 ， 一 卜 。 计算 ， 丁知 城 化 利 用 率 按 叩 的 · 。一呈一 一别噢阅屏酬。一 ℃ 阅 图 渣层 氧通 与温度的关 系 结 论 实 验 证 明 ， 固 态 氧 化 铁《 是 铁 水提 妮 的 有 效 氧 化 。 实 验 室 试验所 得妮渣 的 含 从 平均 可 达 。 附 为 ， 半钢 残 妮 达 以 下 ， 锐 的 收 得 率 枷 达 到 ， 。 固 氧提 锐过 程 中 ， ， 与 同时 碱 化进 入 济 中 ， 降低 了妮 液 品位 。 理 沦 分析 证 明 ， 碳 的 城化在有 限范 围 内进 行 。 磷 很 少 氧化 。 实践 中存在进 一 步 降 低 ， 提 高 的 ， ‘ 能 性 。 自然 热损 是造 成固 氧提 泥温 降的 土 要 因 素 。 固 城 提 锐 过 程 中 不 会造 成 铁 损 ， 气 化 部 分铁 被 还 原进 人 半 钢 ， 提 高 了铁 的 收 得 率 。 参 考 文 献 邵 象华 钢 铁 ， ， 佐 滕 衫 铁 七 钢 ， ， 林 宗 彩 周 荣 章 钢 铁 ， ， 福泌 章 钢铁 ， ， 陈 家 祥 炼 钢常 用 图表 数据 手 一 北 京 冶 金 业 出 版社 ，