D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.03.031 第23卷第3期 北京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 朱 荣) 汪春雷) 李桂海》 王新华) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)新余钢铁公司，新余336501 摘要通过建立钢包浸溃罩喷粉脱硫反应的动力学模型，研究了初始硫、顶渣组成及渣量等 对喷粉脱疏的影响，结果说明模型计算的终点硫与试验值相近.模拟结果有助于试验方案的制 定及工业试验的准备. 关键词炼钢：脱硫；喷粉；动力学模型 分类号T℉704.3 目前，钢液脱硫的常用方法主要有2种：一 的（主要指转炉出钢）.本模型考虑初始顶渣物 是在带升温装置的钢包内，向钢液面撒脱硫剂， 性及渣量对喷粉脱硫的影响，对喷吹后的终点 通过渣钢界面传质脱硫；二是用载气将脱硫剂 硫进行预报. 喷入钢液，脱硫剂直接与钢液接触脱硫. 1.1模型假定 钢包撒人脱硫剂存在的主要问题是，渣钢 (1)假定渣金之间仅发生如下的脱硫反应： 界面传质速度慢，脱硫时间长，同时钢包需具备 [S]HO2-)=(S2-t[O] (1) 化渣升温条件.将脱硫剂喷入钢液存在的主要 (2)顶渣和钢液在处理过程中分别处于理想 问题是，喷吹过程中的强烈搅拌，使部分钢液翻 混合状态，熔渣不挥发也不溶于钢液，喷入的粉 腾而裸露于空气中，造成钢液易吸氮及二次氧 剂颗粒呈液态均匀弥散悬浮于钢液内部. 化；同时脱硫效果受钢包内初渣物性（氧化性） (3)钢包中熔渣总质量由两部分组成：一部 及渣量的影响较大.为解决喷粉过程钢液易吸 分为出钢时的携带渣M及加入的还原渣M,还 氨及二次氧化问题，已采用真空下喷吹脱硫剂 原渣组成除助熔剂外与脱硫剂组成一致；另一 (如RH-KB),但由于获得真空的设备投资及生 部分是由钢液中浮至表面的脱硫粉剂，后者由 产成本较高，不可能大规模用于普碳钢的生产， 平均喷粉速率g和喷吹时间t相乘，即 为能经济高效地将钢中硫降低到一定水 M.=M+M+gt (2) 平，同时使钢液在脱硫时不增氮，笔者曾提出了 (4)忽略由于硫的迁移而造成的质量和体积 钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫新工艺四，并得出了 的变化. 250kg感应炉模拟钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫工 (5)同时考虑钢液侧和粉剂颗粒侧（渣侧）传 艺的热态试验结果.本文以热态实验为基础， 质阻力，不考虑处理过程中粉剂颗粒的凝聚与 研究了初始硫、初渣FO、渣量等对浸渍罩喷粉 合并，并把钢液及熔渣的密度和粘度视作常数. 脱硫的动力学影响 (6)喷吹过程的钢液温度处理为： T=T,+(T券一T初)/2 (3) 1浸渍罩喷粉脱硫模型 ()喷粉其间的脱硫速度是短暂反应和持续 脱硫是顶渣持续反应与喷粉短暂反应共同 反应效果的叠加，即： 作用的结果，但在考虑顶渣持续反应时，往往忽 -dwis/di=v,+v (4) 略初始顶渣的存在或仅考虑上升的脱硫剂.而 式中分别为顶部熔渣和分散在金属中渣滴 在实际出钢过程中，钢包初始顶渣是难以除尽 的脱硫速度. (8)在进行喷粉脱硫前，钢液已充分脱氧，具 收稿日期2001-02-19朱菜男，39岁，副教授，博士 有足够低的氧位， *国家973高科技资助项目0No.G1998.06.1500)
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 加 】创毖 、 钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 朱 荣 ” 汪春雷 ” 李桂海 ” 王新华 ” 月匕京科技大学冶金学院 ， 北京 断余钢铁公司 ，新余 摘 要 通过建立钢包浸渍罩喷粉脱硫反应的动力学模型 ， 研究 了初始硫 、 顶渣组成及渣量等 对喷粉脱硫的影 响 ， 结果说明模型计算的终点硫与试验值相近 模拟结果有助于试验方案的制 定及工业试验的准备 关钻词 炼钢 脱硫 喷粉 动力学模型 分类号 吓 目前 ， 钢液脱硫 的常用方法主要有 种 一 是在带升温装置的钢包 内 ， 向钢液面撒脱硫剂 ， 通过渣钢界面传质脱硫 二是用 载气将脱硫剂 喷人钢液 ， 脱硫剂直接与钢液接触脱硫 钢包撒人脱硫剂存在 的主要 问题是 ， 渣钢 界面传质速度慢 ， 脱硫时间长 ， 同时钢包需具备 化渣升温条件 将脱硫剂喷人钢液存在的主要 问题是 ， 喷吹过程 中的强烈搅拌 ， 使部分钢液翻 腾而裸露于空气 中 ， 造成钢液易吸氮及二次氧 化 同时脱硫效果受钢包 内初渣物性 氧化性 及渣量 的影 响较大 为解决喷粉过程钢液易 吸 氮及二次氧化 问题 ， 已采用真空下 喷吹脱硫剂 如 ， 但 由于获得真空 的设备投资及生 产成本较高 ， 不可 能大规模用 于普碳钢 的生产 为 能 经 济 高效 地 将 钢 中硫 降低 到 一 定 水 平 ， 同时使钢液在脱硫时不增氮 ， 笔者 曾提出了 钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫新工艺 ， 并得 出了 感应炉模拟钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫工 艺 的热态试验结果‘ 本文 以 热态实验为基础 ， 研究 了初始硫 、 初渣 、 渣量等对浸渍罩喷粉 脱硫 的动力 学影 响 浸渍罩喷粉脱硫模型 脱硫是顶渣持续反应与喷粉短暂反应共 同 作用 的结果 ， 但在考虑顶渣持续反应时 ， 往往忽 略初始顶渣 的存在或仅考虑上升 的脱硫剂 而 在实际 出钢过程 中 ， 钢包初始顶渣是难 以 除尽 收稿 日期 刁 朱荣 男 ， 岁 ， 副教授 ， 博士 国家 高科技资助项 目伽 。 的 主要指转炉 出钢 本模型考虑初始顶渣物 性及渣量对喷粉脱硫 的影响 ， 对喷吹后 的终点 硫进行预报 模型假定 假定渣金之 间仅发生如下 的脱硫反应 ，一 “ ，一 顶渣和钢液在处理过程 中分别处于理想 混合状态 ， 熔渣不挥发也不溶于钢液 ， 喷人 的粉 剂颗粒呈液态均匀弥散悬浮 于 钢液 内部 钢包 中熔渣 总质量 由两部分组成 一部 分为 出钢时 的携带渣肠 及加人的还原渣从 ， 还 原渣组成 除助熔剂外与脱硫剂组成一致 另 一 部分是 由钢液 中浮至表面 的脱硫粉剂 ， 后者 由 平均喷粉速率 和 喷吹时 间 相乘 ， 即 从 从 从 忽略 由于硫的迁移而造成 的质量和体积 的变化 ， 同时考虑钢液侧和粉剂颗粒侧 渣侧 传 质阻力 ， 不考虑处理过程 中粉剂颗粒的凝聚与 合并 ， 并把钢液及熔渣 的密度和粘度视作常数 喷吹过程 的钢液温度处理为 几 几 一 几 喷粉其间的脱硫速度是短暂反应和持续 反应效果 的叠加 ， 即 一 山刊汁 式 中， 分别为顶部熔渣和 分散在金属 中渣滴 的脱硫速度 在进行喷粉脱硫前 ， 钢液 已充分脱氧 ， 具 有足够低 的氧位 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．03．031
Vol.23 No.3 朱荣等：钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 ·209· 1.2基本方程 11 (1)持续接触反应 =kia ws1+iso厂so」 (13) 式中：为步长序号，0,1,2，；wsw为第i个步长 对于渣钢间的脱硫反应，硫的物质流密度 结束时钢液的硫质量分数，ws为第个步长开始 可用下式表示： 时钢液的硫质量分数；k,为同时考虑在顶渣与 j=k[(Ws]-W(s))/L,] (5) 钢液侧传质阻力时硫的总传质系数，k=kL/ 式中，k为总传质系数，L为硫在渣钢间的平衡 (亿+kLs),k,分别为硫在钢液和渣侧的传质系 分配系数. 数，L为硫在顶渣与钢液间平衡分配系数， -dwrs/dt=Aj/Vm (6) L=2.3wco/wom随着粉剂的不断上浮，L也不 式中，A为渣钢间的接触面积，Vm为钢液的面积. 断发生变化，下角标(CaO)表示自由氧化钙. 将物质流密度（式(S)代入式(6），并令A/Vm=a(渣 持续接触反应第i个步长结束时钢液的硫 金两相的比接触面积)得： 含量为： -dwis/dt=ka(W(s]-W)/L, () 这就是渣金反应的基本方程，相应的初始条件 1+LsY(t)-exp [-kaM Wish.=Ws 1+LsY(t) 14) 为：0，wgws,ws户ws-0. 硫在渣金两相间的质量衡算式为： 持续接触反应第i个步长内持续接触反应 M-ws+MsWs-M-Wsj+MsW(s) (8) 脱除的硫量： 为简化计算，可令初始Mws0,则： △ws.=Ws.-Ws (15) 对短暂反应脱硫速度的表达式为： W(s-(Ws.-Wis)Ma/Ms=(Ws-Wis)/Y(t) (9) 式中Y)=Ms/M为操作过程中熔渣和钢液的质 V= 量比.由以上各式可得出： (16) =a[(1+za)而%] 1) 1 1t安尧 (10) 式中：A:为在一个反应步长中粉剂与钢的有效 (2)短暂反应 反映面积，它与粉粒穿过气膜的比率即粉剂的 对于脱硫反应的粉剂颗粒，同时考虑钢液 有效利用率α有关；k:为同时考虑硫在粉剂颗粒 侧和渣侧的传质阻力，根据双膜理论有： 侧和钢液侧传质阻力时的总传质系数，：= 密-m2爱） W(s) k·ks·Ls(k+ks·L对于不同粒度的粉剂颗粒 dt (11) 式中：w阿，w分别为钢液和粉剂颗粒内硫的质 k,ks有不同的值，k=∑k,k=∑ks;n表示粒度 量分数，k为同时考虑硫在钢液侧和粉剂颗粒侧 大小的级别；L为硫在粉剂颗粒侧和钢液侧间 的传质阻力时的总传质系数，A为有效粉粒与 的平衡分配系数，在整个脱硫过程中，Ls2并非常 钢液的总交换面积.其中， 数 之 短暂反应在第i个时间步长结束时的钢液 含硫量： 式中：k,ks分别为硫在钢液和粉剂颗粒侧传质 A 系数；Ls为硫在渣钢间的平衡分配系数.相应的 Wis =Ws.exp A'M (17) 初始条件为： L1+k7。qL =0,Wis]=Ws,W(s)=W(s.=0. 这样，时刻体系的硫含量为： 硫在渣钢间的质量衡算式为： Ws=ws-△ws,-△ws (18) -M=gwa-ws小， 式中，△ws,△ws分别持续接触反应和短暂反 式中，q为单位时间里喷吹粉剂的质量.在ws=0 应在第(i-1)个时间步长内硫含量的变化. 时，由以上各式可得： 在第个反应步长结束时整个体系脱硫速 kw图 率为： dws= (12) Vi=Vm+Vu (19) dt 会尧 (4)参数的确定和估算. (3)持续接触与短暂反应同时作用. 参数的选择以喷粉脱硫热态试验为基础， 对持续接触反应脱硫速度的表达式： 即：热态试验采用250kg感应炉，炉膛直径为
一 一 朱荣等 钢包浸演罩 喷粉脱硫动力学 基本方程 持续接触反应 对于渣钢 间 的脱硫反应 ， 硫 的物 质流密度 可用下式表示 产无【 〔 厂 〕 ，」 式 中 ， 为 总传质 系数 ， 。 为硫在 渣钢 间 的平衡 分配系数 一 夕 ’ 玖 式 中 ， 为渣钢间的接触面积 ， 凡 为钢液的面积 将物质流密勿 式 代入式 ， 并令 渣 金两相 的 比接触面积 得 一 尹 片 一饰 这就是渣金反应 的基本方程 ， 相应 的初始条件 为 卜 ， 二勺夕民 ， 尸 侣、 硫在渣金两相 间 的质量衡算式为 从 ” ‘ 从 《 、 入蠕 〔 〕 从 为简化计算 ， 可令初始 、 ， 则 尸 一 【 气 、 一 〕 玖 式 中玖 从几为操作过程 中熔渣和钢液 的质 量 比 由以 上各式可得 出 一粤 红 一 。 「 〕 十召先 一下书 五 。 。 ‘ 别 气 ‘ ’ 班 少 式 氓」 短暂反应 对于脱硫反应 的粉剂颗粒 ， 同时考虑钢液 侧和渣侧 的传质 阻力 ， 根据双膜理论有 旦当红 月 望匕氏 ， 匕处 一 、 书岳 巴 一 反贡 〔 ，一尝 一 式 中 ， ， 分别 为钢液和粉剂颗粒 内硫 的质 量分数 ， 反为同时考虑硫在钢液侧和粉剂颗粒侧 的传质 阻力 时 的总传质 系数 ， 为有效粉粒与 钢液 的总交换面积 其 中 ， 、 一 ‘ 「 、 份 篡 下 、 一兴从携 」 、 ’ 叮一 ’ ” 气 一 ，玖 少 ， 玖 『 月 式 中 为步长序号 ， ， ， ，… 、 为第 个步长 结束时钢液的硫质量分数 ， 叭为第 个步长开始 时钢液 的硫质量分数 肠为 同时考虑在顶渣 与 钢液侧传质阻力时硫 的总传质系数 ， 肠 棍 扩 棍 ， ，， 棍分别为硫在钢液和渣侧 的传质系 数 ， 为 硫 在 顶 渣 与 钢 液 间 平 衡 分 配 系 数 ， 二 、 伊幻 ，随着粉剂的不断上浮 ，，也不 断发生变化 ， 下 角标 。表示 自由氧化钙 持续接触反应第 个步长结束时钢液 的硫 含量 为 、 ‘ 浏” · 一碰 式 坑 」 持续接触反应第 个步长 内持续接触反应 脱除 的硫量 △ 。 厂叭 对短暂反应脱硫速度 的表达式为 ， ， ’ 气 厂井一 「凡 犷 一一 嘿 一 二 一 ， ， 、 月度 十 ’ 厂犷井 一 ‘ 一 ‘ 犷 乙故 概 · · 概 · ’ 式 中 飞为在一个反应步长 中粉剂 与钢 的有效 反 映面积 ， 它与粉粒穿过气膜 的 比率即粉剂 的 有效利用率 有关 ’ 为 同时考虑硫在粉剂颗粒 侧 和 钢 液 侧 传 质 阻 力 时 的 总 传 质 系 数 ， 鱿二 概 · · 概 棍 · 对于不 同粒度 的粉剂颗粒 概 ， 有不 同的值 ， 概 艺偏 ， 标 表示粒度 大小 的级别 为硫在粉剂颗粒侧和 钢液侧 间 的平衡分配系数 ， 在整个脱硫过程 中 ， 并非常 数 短暂反应在第 个时间步长结束时 的钢液 含硫量 式 中 瓜 ， 分别为硫在钢液和 粉剂颗粒侧传质 系数 为硫在渣钢间的平衡分配系数 相应 的 初始条件为 ， ‘ ， 、 硫在渣钢间 的质量衡算式为 ， ， 几 ‘ ’ 厂井一凸 ， 一 犷 ， 一 ， 矛尸而 一 ‘ 二书汗 · 一 二岑乙 厂二 乡 一 争 一 。 一 〕 ， 式 中 ， 为单位时间里喷吹粉剂的质量 在 、 时 ， 由以 上各式可得 旦丝巴 、贪 · 〕 ， 贵 · 釜 持续接触与短暂反应 同时作用 对持续接触反应脱硫速度 的表达式 这样 ， 时刻体系的硫含量为 城 ， 一△ 、 ，一 △ 。 式 中 ， △ 、 ， △ 二 分别持续接触反应 和 短暂反 应在第 一 个时间步长 内硫含量 的变化 在第 个反应 步长结束 时整 个体 系脱硫速 率为 环 称十 参数的确定 和估算 参数 的选择 以 喷粉脱硫热态试验为基础 ， 即 热态试验采用 感应炉 ， 炉膛直径为
210。 北京科技大学 学 报 2001年第3期 250mm,装人200kg废钢.试验中脱硫剂粒度为 160 160目，喷枪插入深度为熔池深度距顶部的2/3 120 一一w=5×10 处，喷吹气体压力保持在0.l8MPa,气体流量 8mh.喷粉时不考虑温降，取钢液温度平均为 -0I/5Im --=w=1x10 80 △—w=1.5×10-4 1873K. 40 在本模型计算中，硫在渣钢间的传质系数 、兰 0 参照文献[5]的原则分别取为k=0.003ms, 0 5 10 15 20 k2-0.015m/s. t/min 文献[]给出了不同条件下反应面积的计算 图1初始硫含量对脱硫的影响 Fig.1 Effect of original sulphur content in desulphurization 公式.当气流速率大于5mh,能量密度低于0.6 80 kW时，接触面积用下式计算： 一一一-无顶渣 An=A(V.-4) (20) % -weo0.34% 式中，A。一钢包液面平静时的渣钢接触面积，m2; o 一Woo8% V。一气流速率，m/h.当能量密度大于0.6kW/t 时，A按下式计算： 20 之 A=Ad(Ve/V) (21) 0 式中，Ac一能量密度为0.6kW时的钢渣接触面 0 10 15 20 积，Vc一能量密度为0.6kW/t时的气流速率.在 t/min 图2顶渣F0含量对脱硫的彩响 本模型中，为使计算简化，设喷粉过程中钢渣接 Fig.2 Effect of top slag FeO content on desulphurization 触面积为钢液表面断面积的12倍.假定渣静止 120 不动，直接用下式确定粉剂颗粒侧的传质系数： 100 ks =2Ds/dpy (22) 一1% 取Ds=9.5×10-10m2/s. 60 一一一2% 对特征直径为dp的粉剂颗粒球体，本研究 % 先以Stokes公式估算其在静止钢液内的上浮速 度U: 00 812 16 20 U,=(p1-pgdp1(18n） (23) t/min 图3初始渣量对脱硫的影响(wo-0.34%) 然后用兰兹公式Sh=2+0.60 Ren Sci,求出谢伍 Fig.3 Effect of original slag mass on desulphurization 德数Sh,再由kdp/Dn=Sh得出k.n为钢液的粘 120 度，参照文献[7]，取0.005Pas,Dm=4.36× 100 10°ms.在整个脱硫过程中，硫在粉剂颗粒与 一一一1% 80 钢液间的平衡分配系数L并非常数；对应于不 -0I/ % 一2% 同的粒度，粉剂的有效利用率也有不同的值.对 40 CaO-CaF,基粉剂，文献[7]给出下式： 20 W(s/Wis]=1 260-25WLOJ-75W(SIO3 (24)） 0 0 8121620 式(24)误差为±250，假定在脱硫过程中Ls,a t/min 一直保持为常数，并取Ls=680,0.3,p1= 图4初始渣量对脱硫的影响(o=8.0%) 7.2×10kgm3,p=3.2×10kg/m3m,可以计算简化. Fig.4 Effect of original slag mass on desulphurization 喷吹石灰基粉剂具有很好的脱硫效果，在相当 2 计算结果 短的时间内，即可使钢液达到所需的低硫或超 在设定的不同工况（顶渣量及其中(FeO)含 低硫水平；操作条件一定的情况下，初始硫含量 量、初始硫含量)用该模型进行了计算，得出图 越高，脱硫速率就越大，但在给定的处理时间内 14的结果 降至规定的硫含量所需的处理时间就越长，而 图1可以看到：在浸渍罩喷粉脱硫条件下， 且喷吹时间内(3~5min)无法满足对终点硫含量
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 ， 装人 废钢 试验 中脱硫剂粒度为 目 ， 喷枪插人深度为熔池深度距顶部 的 处 ， 喷吹气体压力保持在 ， 气体流量 耐爪 喷粉时不考虑温降 ， 取钢液温度平均为 在本模型计算 中 ， 硫在渣钢 间 的传质 系数 参 照 文 献 的 原 则 分 别 取 为丸 “ ， 棍 文献【 给出了不 同条件下反应面积的计算 公式 当气流速率大于 瓜 ， 能量密度低于 时 ， 接触面积用 下式计算 。 凡一 式 中 ， 钢包液面平静时的渣钢接触面积 ，时 一气流速率 ， 当能量密度大于 时 ，鸡按下式计算 玫 凡丫 ， 式 中 ， 一能量密度为 时的钢渣接触面 积 ， 一能量密度 为 时的气流速率 在 本模型 中 ， 为使计算简化 ， 设喷粉过程 中钢渣接 触面积为钢液表面断面积的 倍 假定渣静止 不动 ， 直接用下式确定粉剂颗粒侧 的传质系数 构 岁电 取 一 ’ ， 对特征直径 为 的粉剂颗粒球体 ， 本研究 先 以 公式估算其在静止钢液 内的上浮 速 度 环 环 切 一 坛助 即 然后用 兰 兹公式 日 “ 仍 ， 求 出谢伍 德数 ， 再 由标助心 泊 得 出临 叮为钢液的粘 度 ， 参 照 文 献 ， 取叮 ， 一， 刁 在整个脱硫过程 中 ， 硫在粉剂颗粒与 钢液间 的平衡分配 系数 并非常数 对应 于不 同的粒度 ， 粉剂 的有效利用率也有不 同的值 对 曰 基粉剂 ， 文献 给 出下式 尸 一 。 一 哟 。 式 误差为士 ， 假定在脱硫过程 中 ， 一 直 保 持 为 常 数 ， 并 取 声 ， · 沪 ， 山 闭 ， 可 以计算简化 －－ ‘ 一 … ‘ 动 一 亡尸一 ‘ 一 、 、 乙阮 ‘ 、 介 二呀瀚胜兰空些鲤 内 ︶︸ 月且困 ‘八︸ 甲、，︸ 刀 圈 初始硫含且对脱硫的影响 场 一 一一一一一一一一一一一一一一刁 无顶渣 刀 圈 顶涟 含 对脱硫的影响 份 且曰且 ‘， 甘 妞 田 ， ︸ ‘ 乏 甲畏。，巴 刀 图 初始渣 对脱硫的影响 价。 胎 俪 ’ 叮 一一 － 一 一 ‘ 一 。 一 兰 卜 ’ 、 卜 一－ ‘ 诬 卜 、 ‘ 、 薄 、 、 、 卜 、 、 、 、 刀 量 、 碎 计算结果 在设定 的不 同工况 顶渣量及其 中 含 初始硫含量 用该模 型 进行 了计算 ， 得 出 图 的结果 图 可 以 看到 在浸渍罩喷粉脱硫条件下 ， 图 初始渣 对脱硫的影响 畴。 月免 韶 喷吹石灰基粉剂具有很好 的脱硫效果 ， 在相 当 短 的 时间 内 ， 即可使钢液达到所需 的低硫或超 低硫水平 操作条件一定 的情况下 ， 初始硫含量 越高 ， 脱硫速率就越大 ， 但在给定 的处理时间内 降至规定 的硫含量所需 的处理时间就越长 ， 而 且喷吹时间 内 一 无法满足对终点硫含量
Vol.23 No.3 朱荣等：钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 ◆211· 的要求.因此，要达到超低硫的水平，在喷粉处 % 理前必须尽量降低钢液的初始硫含量， 60 喷粉脱硫工艺中，渣中(FeO)对脱硫影响， 试验值 从动力学角度作定量描述的研究还少见文献报 40 ·预报值 道.本模型充分考虑了初始顶渣中(FO)含量对 脱硫的影响，并进行了定量的描述.从图2可以 20 看出：当顶渣中初始(FeO)含量很低或者没有初 始渣时，钢中硫可脱至5×10-‘的水平，而且前期 0 2 68101214 炉号 脱硫速度很快；当初始顶渣中(FO)含量增大时 图5试验值与预报值对比 (为8%，15%)，脱碗速率将明显降低，而且终点 Fig.5 Comparison of the results between experiment 硫含量显著偏高，因此冶炼超低硫钢必须严格 and prediction 控制顶渣中(FeO)的含量.就浸渍罩喷粉脱硫工 4 艺，通过采取以下措施控制了渣中(FO)的含 结论 量：采用底吹氩操作，排出罩内残余渣，使罩内 通过建立钢包浸渍罩喷粉脱硫反应的动力 钢液确实在低(FeO)渣气氛下有效脱硫.保持浸 学模型，研究了初始硫、顶渣组成及渣量等对喷 渍罩内氩气氛，防止罩内钢液二次氧化 粉脱硫的影响，并对喷吹后的终点硫进行了预 由图3，图4可知：在渣中FeO含量很低时 报.本试验为加罩钢液喷粉脱硫工艺的工业试 初始顶渣的量对脱疏没有显著影响，即罩内无 验提供了理论依据 初始渣的情况下（底吹氩已将其排至罩外）仍可 参考文献 有效脱硫.渣中FeO含量较高时渣量对脱硫影 1 Takuzo Hatakeyama.Development of Secondary Refining- 响很大.因此减少出钢带渣，出钢前降低渣中 Process Using RH Vacuum Degasser at NAGOYA Wor- (FeO)含量是非常重要的 ks.In:Steelmaking Conference Proceedings,1989.219 2王新华，朱荣，成国光，等.盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷 3喷粉脱硫的终点预报 粉脱硫方法.中国专利，2L:99122341.1999-11-02 3蒋国昌.纯净钢及二次精炼.上海：上海科学技术出 将在250kg级感应炉进行的加罩钢液喷粉 版社，1994.10 脱硫热态模拟试验条件的各参数输人模型对终 4徐匡迪，顾洪涛，蒋国昌，等.喷吹过程钢液吸氯规 点硫进行预报.考虑脱硫剂组成（质量分数）为 律.上海金属，1985,7(6)：15 85%Ca0,10%CaF2,5%Al.图5为该脱硫剂的热 5 Wolfgang Pluschkell.Development of a Numerial Model Simulating the Desulphrisation of Liquid Steel.Steel re- 态试验及模型预报结果.受试验条件、模型建 search,1994,65(8):309 立、参数选取等因素影响，预报结果有一定偏 6 Hassall G J,Hawkins R J.Phosphorus and Sulphur Remo- 差，但基本能反映试验结果 val from Liquid Steel in Ladle Steelmaking Processes.Ir- onmaking and steelmaking,1991,18(5):359 7魏季和RH精炼过程中喷粉脱硫的动力学模型.见： 第九届全国炼钢学术会议论文集，广州，1996.11 Kinetics of Injetion Powder Desulphurization Refining Process ZHU Rong,WAN Chunlep,LI Guihai,WANG Xinhua 1)Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Xinyu Iron Steel Company,Xinyu 336501,China ABSTRACT The kinetic model of powder injection desulphurization refining process with the ladle-immer- sion cover was invsetigated.Effect of original sulphur and top slag and slag mass on desulphurization was stu- died.The result show that the finishing sulphur content by calcultation model is consistent with experiment re- sult.The model calculate result conduced to instituted test scheme and prepared industrial test KEY WORDS steelmaking;desulphurization;powder injection;kinetic model
、 一 朱荣等 钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 “︸︸ 义飞，︸ 的要求 因此 ， 要达到超低硫 的水平 ， 在喷粉处 理前必须尽量 降低钢液 的初始硫含量 喷粉脱硫工艺 中 ， 渣 中 对脱硫影 响 ， 从动力学角度作定量描述的研究还少见文献报 道 本模型充分考虑 了初始顶渣 中伊 含量对 脱硫的影 响 ， 并进行 了定量 的描述 从图 可 以 看 出 当顶渣 中初始 含量很低或者没有初 始渣时 ， 钢 中硫可脱至 一‘ 的水平 ， 而且前期 脱硫速度很快 当初始顶渣 中 含量增大时 为 ， 巧 ， 脱硫速率将 明显降低 ， 而且终点 硫含量显著偏高 因此冶炼超低硫钢必须严格 控制顶渣中 的含量 就浸渍罩喷粉脱硫工 艺 ， 通过采取 以 下 措施控制 了渣 中 的含 量 采用底 吹氢操作 ， 排 出罩 内残余渣 ， 使罩 内 钢液确实在低 渣气氛下有效脱硫 保持浸 渍罩 内氨气氛 ， 防止罩 内钢液二次氧化 由图 ， 图 可 知 在渣 中 含量很低时 初始顶渣 的量对脱硫没有显著影 响 ， 即罩 内无 初始渣 的情况下 底吹氢 已将其排至罩外 仍可 有效脱硫 渣 中 含量较高时渣量对脱硫影 响很大 因此减少 出钢带渣 ， 出钢前 降低渣 中 含量是非常重要 的 炉号 图 试验值与预报值对比 幻跨 讲 喷粉脱硫的终点预报 将在 级感应炉进行 的加罩钢液喷粉 脱硫热态模拟试验条件的各参数输人模型对终 点硫进行预报 考虑脱硫剂组成 质量分数 为 ， ， 图 为该脱硫剂 的热 态试验及模型 预报结果 受试验条件 、 模型 建 立 、 参数选取等因素影 响 ， 预报结果有 一定偏 差 ， 但基本能反映试验结果 结论 通过建立钢包浸演罩喷粉脱硫反应 的动力 学模型 ， 研究 了初始硫 、 顶渣组成及渣量等对喷 粉脱硫 的影 响 ， 并对喷吹后 的终点硫进行 了 预 报 本试验为加罩钢液喷粉脱硫工艺 的工业试 验提供 了理论依据 参 考 文 献 毛众 的 加 、 甸 · 南昭 罗 ， · 王新华 ， 朱荣 ， 成 国光 ， 等 盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷 粉脱硫方法 中国专利 ， 。 。 蒋国昌 ， 纯净钢及二次精炼 上海 上海科学技术 出 版社 ， 只 徐匡迪 ， 顾洪涛 ， 蒋 国昌 ， 等 喷吹过程钢液吸氮规 律 上海金属 ， ， 心 而 昭 ， ， ， 助 印 ， ， ， 魏季和 精炼过程 中喷粉脱硫的动力学模型 见 第九届 全 国炼钢学术会议论文集 ， 广州 ， 万 心 ，， 恻 产，， ，，， 环乞刃召 苏” ，， ， ， ， 】 ， ， 一 昭 叨 叮 枷 】 勿