D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1956.02.030 液體鋼中脱炭動力學 李吉夫 (電冶研究生) 一、籍言 液醴鋼的股炭撾程，對煉鋼生產來講是具有很大意義的。其中脱炭過程的一系列现 象，如加强熟傅導，加强反應物質的傳遞速度，使铜液和渣的成份均勻化，去除铜中的 非金屬夾摊和氣皚等等，都道接與脫炭弧程胡關聯着。偃管對這方面問題做了詐多所究 〔1]〔2〕，但是由於脫碳過程的概端複雜性所限制，到今天篇止，在還方面的研究仍 是不足的。 二、鋼液中的鐵炭氧平衡 溶解在铜液中的織、碳、氧相互作用，所形成的平衡可寫成下式 〔C)+〔FeO)=Fe液+C0氣 (1) 方程式中〔0)，〔F0〕一方括弧表示溶解在鋼液中的腺或者氧化纖。 Pco 1=C9%Cj〔%Fe0] (2) 假骰'co=一大氣屡 =衣 1 则 1i=〔96CUJ〔%1Pe0) (3) 根據許多研究證明〔1〕和〔3〕，值不是常数，隨含碳最的透化而改逆，只有當 (3)式中的澴度，代入活度後，㎡值才能守常： 即 h=LC·LFe0 (4) 假如反應在渣和锅液面之間進行時，則反應式可窝成 〔C)+(Pe)=CU)氣+Fe液 (5) (PO)-一溶解在渣中的氧化鐵 Pco Ky=ac“aFe0 (6) 關於在織、碳、氧系統的平衡酐究，已有許多文献發表過，在宜驗室倏件下，較 早的-一些研究數據中，他們所得到的值都較小。其中如〔4〕中的數據，常温度禽
液 艘 姻 中 脱 友 勤 力 李 李 吉 夫 雷 冶 研究生 夕 一 、 褚 言 液艘铜 的脱炭遏程 ， 野辣 铜生走来爵 是具有很大意羲的 。 其 中脱炭 遏程 的一系列现 象 ， 如加 强熟傅遵 ， 加 强 反 瞧物鬓 的傅延速度 ， 使铜 液和渣的成侨均 匀化 ， 去 除铜 中的 非金属央籍和氧艘等等 ， 都道 接舆脱炭 迅程相 朋珊着 。 愉管封道 方面 周题做 了静 多研究 〔 〔 〕 ， 但是 由 朴脱碳遇程 的拯端梭推性所限制 ， 到今天焉 止 ， 在是方面的研究仍 是不足 的 。 二 、 铜 液中的戮炭氧平衡 榕解在铜 液 中的徽 、 碳 、 氧相互作 用 ， 所形成 的平衡可 寓 成 下式 〔己〕 十 〔乃内 ’，液 氟 方程式 中 〔口〕 ， 〔乃内 一 方括弧表 示落解在铜液 中的碳或者氧化教 。 尸 九 一 万丁丁二布 犷一 二二 一石几 、 二 为 沁 厂尸口 假没 ’ 。 一 大氧屋 一 ’ 、 “ 、 ” 华尤 具叮 忧 〔 已〕 〔 乃 〕 根檬静多研究 蹬明 〔 〕和 〔 〕 ， 、 值不是常数 ， 随含碳量的禅 化而 改世 ， 只 有 赏 式 中的 澄度 ， 代入 活度俊 ， 。 植才能守常 即 、 一 瑟 瑟 假如 反瞧在渣和 铜 液面之 简逸 行畴 ， 剧 反瞧式可 窝 成 〔口〕 卢份口、 一 召 氧 卢乍液 沙份哟 — 浓解在渣中的氧 化戮 少 瑟 。 瑟 户。 朋朴在饿 、 碳 、 氧系抚 的 平衡研究 ， 已 握有 静 多文献癸表疆 ， 在育驭室修件下 ， 较 早的 一些研究数捺 中 ， 他俩所得到 的 州 植都较小 。 其 中如 〔 〕 中的数簇 ， 常温度焉 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1956．02．030
--206-- 缚院學報 1550?時，=0.0011，還有的值是在0.003[6]到9.0033〔6]，這些数接不能被人 信服的：要原因我两可以這檬解释；出於當导运设一個单陈的测最含量利温度的方 法，其有近二十多年來的-一些研究工作，才得到了在道方面的可靠数據（颀K,值、 就欲宾殿〔7〕中於1620°含膜濃度不高時（由0.01到0.946%0)砾究了反飚(1) 特果，得到了； []〔F0]=0.001 (7) 〔U3〔(0]=0.0025 (8) 以後骸〔7)數據，在1580心下，又被比較精隨的研究黏果〔8〕所證貸。類以 的結果，也臂在含碳不高於0.16%，温度篇1520°C時被〔9】所得到： 〔UJ〔0月=0.002 (9) 當1=1720°C時z=0.0025 幾乎上邊所引證的最近数據都很接近於，卫ILaten出e〔10]很早以前所做的敷據，按 其鋼中溶解的碳鴛5.5%，而氧0.244%。 至於談到平衡常数K:與温度之聞的關係式時，我們知道，共僧被實險〔1〕從間接 卧算中求得、Cp.H和i:n3h等首先是直接的研究了下邊的平衡反應。 〔c0]+12(氣)=〔Fe]+H20氣 (11) 由此面得到or7%影2=1020-6,50 1'H29 (2) 然後利用(12）的反應數據與下邊徙倔反應式相加後， 〔C)+C02氣=2U0氣△°=4980-34.54T (13) H2氣+102=H,0氣△FP0=-60200+18.97T 2 (14) U0氟+号0编=C0.(家)△r0=-6500+20.167 (I5) no 得到 agt%5%F0=00+0.675 (16) 由此當 Pc=1大氣腰logm=l0g(%0〔%0)=-2400-1.327(17) 逼倜關係式，很近似於用道接法對碳行化反懋研究脖所得到的黏果。 禽此寳驗〔8】是在1550-1770°心的湿度區間，以不同-一氧化碳腰力及碳含最到 2.5%C脖所谁行的兵空熔煉。當'co=1大氣壓而〔%C)<0.02%時實®〔3]得到了 下邊的方程式 Pco loxk-0 %0) _1860+1.643 (18) 由(18)式看出其與(16)式的黏果差别不大。禽此我們就在〔鼠1)中列出了资 驗〔3]，〔9〕，〔8]象的研究敷據2
一 弓一 钢 院 祭毅 巧 “ 刃涛 ， 俐 一 ， 遗有 的 价植是丫闺 吕〔 特 〕到 的欢 〔 〕 。 道些数援不能披人 信 服 的 宁要 原 因我俩可 以运 株解 释 山 姗 替 待速亡冬仃一 佃斗 做 的测量氧含量和温度 的方 法 只 不了近二十 多年来 的一些研究工作 ， 才 得到 丁在适 方面 的可 靠数孩 州姐众‘尤 吸红井 就傲育肺 〔 〕 中朴 貂。 。 己含碳谈度 不高 峙 由 到 叮 研究 了 反 瞧 拮果 ， 得到 了 〔 厂〕 〔 石份 〕 一 〔已 〕 〔 〕 一 以 援蔽 〔 〕 数檬 ， 在 口 下 ， 又被此较精破 的研先拮粱 〔 〕 所橙蜜 。 顿 似 的拮果 ， 也曾在含碳不高转 ， 温度焉 “ 叮畴被 〔 〕 所得到 〔‘ 〕 〔八〕 一 ， 夕 常 才一 幼 “ 晗 “ 二 、 麟乎上遥所引蹬的最近数捺都很接近扑 只 山 “ ， 只 母 〔 〕很早以 前所做 的数墟 ， 按 其铜 中榕解 的 碳焉 ， 而氧焉 书 。 至朴淡到 平 衡常敷 一 典温度之 简 的 朋保 式 畴 ， 我们知道 ， 其 曹被贫瀚 〔 〕徙周接 爵算 中 求得 。 · 八 · 和 毛扣 洲 卜 等首先 是迢接的研究 了 下篷 的平 衡反 瞧 。 〔 一 ，’ 刃 〕 十 氧 一 〔少均 十 万 氧 由 此而得到 · 厂 一 若 ，习 不沈可 万厌 了 ，’ 一 一 然徒利 用 招夕的 反鹰数攘舆 下篷攒佃 反瞧式相 加 徒 ， 己〕 己 。 氛 一 口 氛 △ 尹 。 一 一 ’ 、 孟 ‘， 一 口氧 △ 石 ’ 。 一 帕 名 · ， ’ 习硕，氧 一 奋 一 口 氧 一 ‘ 。 氧 △ “ 一 “ “ · 工 得到 乙， 飞乡口丁〔 乃 〕 一更 抢 由 此赏 ， 。 大氧雕 〔 君阴 二 勿多 〔 叮〕 一 一 了 ， 一 运佃 朋傈 式 ， 很近 似朴用直 接 法封碳钱化 反 礁研究 阵所得到的粘果 。 恩此育脸 〔 〕 是在 巧 一 “ 口 的温度 孤简 ， 以术 同一氧化碳廖 力及 碳含最到 口降所准 行的 具鉴熔辣 。 常 尸 大氧厘 而 〔 〕 心 能 峙育服 〔 〕得到 了 下遏的 方程式 。 兀 一 一一刃‘ 。 一 一 〔 召 〕 〔梦公〔少〕 了 于 由 式着 出其典 式的拮果差 别 不大 。 恩此我俩就 在 〔圆 〕 中列 出 了育 璐〔 歌 〕 ， 〔 〕 ， 〔 〕等 的研究教攘
第三期 -207-— 脫碳反應的熟效應： 關於反遮(1)的熱效遮值，及 得的整器 其性質問題到目前禽止，人們仍在争 ·381的数器 論着。 2 「nyCKHH會把温度對Fe-('-O 26 平衡系進行研究的結果得到了這樣一 個關係式； 54 52 50十104 108c6C9%0仍=-670+8.7(19） Pco 金1报据几闼恢者的数绑所鹿冠的温度 对”州勖胸 從這個方程式中可看出其反應熱效應△H=+27000千卡/克分子 「nyCKHH的數據與UnnMaH和CaMapHH的結論〔I)顯然是相矛盾的，因爲CaMapHH 等所得的熱效應的性質和景△1H=一10980千卡，克分子，也就是彩反應(1)是放熟效 應，類以的結果也禽4HH和Mapiuann〔3]的貸验中所證宜，即△丑=一9430千卡/克 分子 6.B.Crapx〔1I)會對〔1)和〔3〕的實驗敷摅谁行了批判性的分析猪果，認 念脫炭反應的放熱性（△H<0)，仍是一個值得懷疑的問題， 在以前對脱碳反應熱效應的研究過程中，很多人是沒有考虑到碳和氧化織的溶解 熟。這種錯腿根源首先由Bo9〔12)和其他〔18)所指出、在實際中，當計算平衡常 数K時，若不考慮到陨和氧化鐵的溶解熟就怒常得到相反的秸果。 關於熱效應的争論，在某種程度上也可用下递的反應來解釋， Fe0+C=C0+Fe△H=38000 (20) 是吸熱反應 實際上反應(20)應當這樣离 C(石最)+Fe0(固)=Fe固+C0氣△H=38000 (21) 假如我們考慮到織和氧化鐵的溶解熱以及碳和氧化織在鋼液中的溶解熱，則應有 Fe()液=FeO固 △H=3560 (22) 〔FeO)=FeO液 △1H=-7700 (23) Fe固=Fe液 △1H=-29460 (24) 〔C)=C石墨 △H=-13460 (26) 〔Fe0)+〔C]=Pe液+C0氣 △1I=-9060 (1)y 我們所得到的反應熱效應△IH=一9060值是非常近似如HinnMaH和CaMapHH〔1)的 数擦。 進而研究一下在鋼液和渣面處進行反應時的熱效應，禽此我們將(25)式與氧化織溶 解反應式相加； (e))=〔'c0) △/r=27000 (26)
第 三 期 了 “ ， 、气 哈 料衬︸户衫 脱碳反礁的勃效磨 闷么打六日 朋朴反镬 夕的熟效镬植 ， 及 其性臂 阁题到 目前 焉 止 ， 人们仍在争 希着 。 月 ，。 。 曾把温度野 少，一 己 一 平 衡系准行研究的拮果 得到 了痘搽一 侗 朋保式 。产砂 石，一下死护一了歹 ，抖一 而碳认两 一鹦 一 “ “ “ 几弩娜黝酝的“ 徙道佃 方程式 中可看 出其 反礁熟效镬△ 一 十 千卡 克分子 向 。 ， 的数撬 典 只。 。 ， 。 和 的桔揣 〔月 颖然 是相矛盾的 。 因 焉 等所得的熟效磨 的性臂 和量 △ 去 一 千卡 ， 克分子 ， 也就 是能 反 镬 是放熟效 礁 ， 铂 似的拮果 也焉 目二，二 和 二 〔 〕的 贫瀚 中所橙宣 ， 即△ 二 一 加千卡 克 分子 。 ， 〔 月 曾封 〔 〕 和 〔 〕 的 育股教接准行了 批判性的分析精果 ， 韶 篇脱炭反 瞧 的放熟性 △ 为 ， 仍是一佃植得懊疑的 周题 。 在以 前封脱碳反镬熟效瞧 的研究 遇程 中 ， 很多人 是没 有考意到破 和氧化擞的溶解 熟 。 疽撞错羡根源首先 由 城 、 。 息 〔 〕 和其他 〔 〕 所指出 。 在育除 中 ， 常舒算平衡常 戴 特 ， 若不考虑到碳和氧化截的溶解熟就粳 常得到相 反 的拮果 。 毓朴熟效瞧 的事流 ， 在某幢程度上 也可 用 下篷 的反膺来解 释 ， ，， 十 叮一 口 十 矛》 △ 一 是 吸熟 反 瞧 育除上 反磨 瞧赏疽檬离 口 石墨 肠 固 一 不》 固 十 ‘ 氟 △ 假 如 我们考虑 到撤和氧化蛾的溶解熟以 及 碳和氧化擞在细 液 中的溶解熟 ， 助瞧有 肠 液 一 矛， 固 △ 厅 〔乃 〕 乃 液 △ 一 石，固 一 液 △ 厅 一 〔口〕 口石墨 △ 一 〔乃 〕 〔口〕 一 卢份液 已 氧 △ 一 不一 一 ‘ 我俩所得到的 反 瞧熟效瞧△ 一 值是非常近似如 ‘ 一 谊阴 。 和 “ 〔幻 的 毅摇 。 准而研究 一 下在铜液 和渣面虑世行 反 瞧峙的熟效瞧 ， 熄此我和 将烤 式舆氧化擞榕 解 反 患式相 加 矛仑门 一 〔乃 〕 △ 刀 一
-208- 辆院學報 而得到 (F0)+〔C]=Fe液+U0△IH=179(5) 因此在鋼液中進行的反應(1)是放熱反應，而在潮液面和渣界面，所進行的反應(5) 是吸熱反應。 我們必須了解，翻於脫碳反應的熟效應，随常於今後的理論究中同脖加以應行的 注意。 三、影塑脫碳勁力學的機個因素和影韁的情况 首先對於脱碳反應機構可以簡逃如下： (1)由渣向鋼液中擴散氧。 (2)溶解在鋼液中的碳和氧，相互進行化學作用而生成一氧化碳氣泡。 (3)由鋼液中逸出-一氧化碳氣泡。 脫碳速度是决定於其反應程序中最弱的-一瑗。我們將群細地水研究這個周题。僵管 晚酸速度取决於許多因素，然而其中較主要地因素將是： 1,單位表面。 2.氧化織癀散。 3.一氧化酸氣泡的生成及其由舞液中逸出。 4,碳的濃度。 ·年.温度對脫碳反應速度的影響。 下邊我朝将一一研究這些因素。 1,單位表面， 山BapuMaH,CaMapM阳和TeMKHH〔I4)等在大小不等容稍的威應嬗中是辑樣來進行脐 究的；將鋼液重量g與反飚速度常数相乘，再以表面S相除，而得到了下逸的結果；在装 料重篇3.5克的姐子中餐值0.28克/公分·分在4公斤墟子中0.20克/公分·分， 並在7.0公斤重的媚子中篇0.08克/公分2~分。由此他們做出粘論說：，成答魏料重量增加 20倍，而芳只不過减少了四倍，而值的相到故镂的情形能明了税炭求度剩卵位 表面問的比例關係 麵似的結果也臂僑P6aKoB〔15)在鍚馬爐和越應城的實驗中所證實。由此他做出 釉論說：當用空氣進行脱碳時的先决因素禽單位丧面如圆2所示。 當然不能够值僅由於所引證的數據這-一點來說明過程慢的一環是氧化織在鲷~一渣 界面停遞速度， 對於脱碳反腹速度常數與單位表面之間闕係於山aapr%aH,CamapHH,TcMk:和 BaTH3 MaHCKHiǎ的管驗中，並沒有指出什夔嚴格的机互關係。花至於以威應城與電阻械 相此較，過程的進行速度，最快也超不過4倍（P6KoB的貸歜))這光分指出了有 流體力學作用條件的影擦。递就很清禁說明單位：表面，决定着鋼液内反應物質的對揆 散
一 一 如 院 擎粗 而得到 乃 十 〔召〕 一 ‘ 液 十 召 八 一 如 因此 在铜液 中准行 的反 瞧 是 放热 反镬 而 在细 液面和渣界面 ， 所准行 的反 瞧 是 吸熟反 鹰 。 我 侧 必须 了解 ， 朋朴脱碳反 愿 的热效瞧 ， 膨 常龄今 援 的理谕研先 中同 叶加 以 瞧有 的 注 意 。 三 影钾脱碳勤 力翠钩做涸因案和影黔的情况 首先封龄脱碳反膜樱磷可以 筒述如 下 由渣向翱液 中演散氧 。 溶解 在铜液 中的碳和氧 ， 相互镬 行化鬃作用 而 生成一氧化碳氧 饱 。 由细液 中翘出一氧化稍翁瓦泡 。 ， 脱碳速度 是决定 龄其反愿程序中最弱 的一瑕 心 我 俩 胳群初地呼 研究道锢 周题 。 磕管 姆碳速度取 决岭静多 因素 ， 然而其 中较主要地 因素将是 翠位表面 。 氧化擞婿散 。 和氧化碳氧抱 的生成 及其由 痢液 中逸份 。 碳的摄度 。 一 ’ 一 乐 · 温度封脱碳反愿 速度的影瞥 丫绝我释引恃一一研究是些 因素 。 翠位表面 ， 以 “ ， ‘ 和 翎 ‘ “ 以司 等在大小不等容稍的感 磨燎 中晕娜檬来堆 行研 究 的 将铜掖 重量多典 反瞧速度常舞洽相乘 ，再以 表面厉相除 ， 而得到 了下逞 的拮梁 在装 一 ， ， ， 、 ， 汤叮 ， ， ‘ 。 ， ， 、 ， ， 一 ，一 ， 一 ， 二 、 料重焉 克 的燎子 中二寿 一 一植焉 克 公分 ， 。 分 。 在 公斤煊子 中几 功克 公分 七’ 。 分 ， ， ‘ 一 ’ 叫 ’ 一 “ ” 理 毗 ’ ’件 ’ 叮 ” ’ 一 护 “ ’ 一 尸 ‘ ’ 一 产 ’ 拜 ‘ ” 一 了 目 ‘ 一 亚 在 公斤 重的燎矛 中焉 克 公分 ，分 ， 由此他俩做 出拮豪靛备税 俊管燃料甫 最绝 加 倍 ， 而 票…只 不 遏诚少 了 四倍 ， 而 华止植的相 封改参 的情形靛 明 了脱炭 水度舆 革位 “ ’ “ ” ，。 泞 厂 、 一 ” 夕 ’ 目 ’ ‘ ’阵” 洲 ’ 」习 父 ’ 口 厂 困‘ ’均李、 挽 ‘凡 一 一 ， ‘ ” ‘ 表面 简 的此例 阴保 。 顿 似的拮果 也曹蕊 二 。 〔 〕 在 踢 叮惯和 感瞧燎的宣尉 中所蹬育 。 由 此他做 出 拮益貌 常用空氧延 行脱碳峙 的先 决 因素 焉单位表面如 圆 所示 。 常然不 能 够谨谨 由 朴所引 蹬的数墟运 一默来税 明迅程址 慢 的一瑕是氧化饿在铜一渣 界面傅硬速度 。 「 野龄脆 碳反 瞧速 度常教典 罩位表 面之 简翩傈 朴 如 、 翻 ， 。 ， 。 戚 ， 。 和 。 。 、 。 。 的安脸 中 ， 蛋 没有 指 出什磨最格 的 互 朋保 。 甚至朴以 感磨燎典 震粗振 相此翰 ， 拯程的准 行速度 ， 最快也超不姆 倍 、 。 。 的育服 。 道充分指出了有 流艘力鬃作用修 件 的影馨 。 拉 就很清楚 靛 明 翠位表面 ， 决 定着 翱 液 内反 愚物臂的 封流筱 散
第三期 -209- 业点 Q一电阻劳驴 ver 矿-在威应炉中 A.06 05 00 66 记 6 ☑003 08 ·520-50t B04 ×53引-540 。5州-550% 02 ,6 a4奶26饶 武2單位翻海面对腹碳速度的影湖 從上面的引證中我們可以得到這樣一僩秸論，脫碳逃度在-一定程度上是受到墟缸單 位表面的影響，隨罩位表面垮加前者也在增m着。 ·2.氧化缴攒敌： 氧化鐵在述铜界面傅遞速度禽最小這個實，留被許多實验指出逼，問題的實質在 於霸液中的氧濃度小於鋼和渣形成平衡時，鲫液中的理論含氧渡度〔O〕渣。 〔0]度<〔0]渣 〔0]省—鋼液中的管際含氧量。 〔门本一一铜一渣形成平衡哮鋼液中的理論含氧量 山〔16)就是從鲷液在氧化沸腾期間，氧在鋼和渣中的含是禽相等這點出發，做 出了錯諛的假設；他就氧化鐵自流鋼界面攒散速度要比碳氧相互作用强度大著许倍。氧 化缴自恣向锅液中傳遞爲最慢這點，款至於AΓc〔17]也會鏨指出過。 對於這種論黠的證管，也管經爲GrapK和Hennwe2〔18)〔19]〔20]在碱性本爐所做 的質驗中：所證實。根擦實驗他確定，基至於當加大碳反應速度時，鋼中的氟含量也不 會增大) 例如在城底係數禽11随/米、酵的快速熔煉中，溶解在鋼水中的氧量與正常熔煉此 較起來，不们沒增加，反而有時减少，這充分說明了氧化織自渣向鋼液中攒散，鴛脱碳 機構中最慢的~一缓，程披进惯他們禽音；他們的研究具有足够的正確性，證實了氧化戴 自透肉搁液中尊瀝巡度，此脱瞬反飚過程的速度要小的多。 氧化在小I片渣向鋼液中的德遞速度，會被Are〔17]〔21〕〔22]研究過，他以 定量上的計算而到氧化織的傅题速度=王.7×10~克/公分？。秒，值是適合於脱膜速
第 三 期 黝 一 比 一 魂 、 阪护中 决 在咸户炉中 卿 窗之 穿位翎旗面对般酸建度的影晌 提上 面 的引舞中我俐可以 得到道 檬一侗拮流 ， 脱碳速度 在一 定程 度上 是受到披缸 翠 位表面 的影警 ， 随 翠位表面增 加 前者也在增 加着 。 氧化截搞散 氧化徽在逃细界面傅通 速度 得录小是佃事育 ， 曾被静 多贵敬指 出疆 ， 周题的赏鬓在 赘痢 液币 ’ 的氧 援度小龄铜和渣形成 平衡畴 ， 剔 液 中的理益含氧 设度 〔 〕 渣 。 〔内 臂 〔内 渣 ‘ 〕置 — 剔 液 中的贫 祭含氧量 。 〔内 注 一一纲一法形 成 平 衡畴铜 液 中的理篇含氧量 山“ 二 ‘ 〔巧〕 就 是提细液 在氧化沸腾期 简 ， 氧在铜 和渣 中的含量焉相等是黝 比…奢 ， 做 出 了错淡的假 毅 他视氧化饿 自渣铜界面筱散速度要此碳氧相互作用强度大君午倍 。 氧 化擞 自渣 向铜 液 中傅涯篇最慢是黝 ， 甚至朴 衍改岛 〔 〕也曹翘措出 卜 遏 。 势朴煊 踵肃默 的蹬安 ， 也替趣焉 丁 ‘ 和呢 “ “ 二 阶〔拐 〕 〔 的 〔助〕在碱 性平艘所做 的赏墩 中所橙食 。 根橇育脸他稚 定 ， 甚至龄赏加大脱破反瞧速度降 ， 细中的氧含量也不 音增大 。 例 如 在旅底 保数几 顺 米 ， 畴 的快速熔辣 中 ， 澹解 在毓永 中的氧量舆 正常熔辣此 毅愈来 ， 不 但搜增加 ， 反 而有 吟喊 少 ， 遣充分靓明 了氧化戳 自渣向铜液 中搬散 ， ‘ 焉脱碳 楼磷 中资汾馒的一碳 权滤送 调他 们宴着 他刊 的研究具有足够 的正滩性 ， 镀贫了氧祀翻 ’酉咙内痢液中 傅遗速度 ， 此脱碳反 履姆程 的速度耍小 的多 。 仁 ‘ 氧化俄在班 中和 自查向铜 液 中的 傅涯 速度 ， 曹被 助 〔 〕〔它 〕 〔 〕 研究 斌 他以 定量上 的补算而 得到氧 化俄 的体遮速度 。 一 ， 、 一 ” 克 公夯 ，· 秒 ， ‘ 植是道合加腌破速
-210- 销院學報 度窩0.48%C/小時（婋底利用条敷11噸/米“)時的情况。 因此Ar©e指出，判断痰散速度的决定性闪素是活化能，上邊已指出海鋼中溶解液 態氧化織的熱效應，絕對值是很大的，甚至於△H=27450卡，這允分說明了氧化跳分子 自渣向鋼界面傳遞時，能量供應上的困難性。 渣 正由於傅遞過程中是吸熱過程，則在渣中 的能量位，應當比鋼液中的大如圖3所示。 即 >△H 由此得知反應的活化能不可能比所認爲的 58000卡差得太遠。一般情况下活化能是在 27450到58000卡的範圍， 根據Areee的計算，在渣-一鋼液界面的傅 遞速度要大到10倍，而在進行脱碳過程是要求 反應速度和氧化戴的傳遞速度應常相互不衡、 這樣以來在實際冶煉中，大致是用加强授桦锅 液的方法，使氧化織的傅遞速度加快，是至於 孟3在渣利翻泊内話量 間断撕的向爐内加入礦石，或者通入氣態氧的方 法來達到， 位分耶奇形 3,一氧化碳氣泡的生成及其逸出， 很多的科學家認禽，股碳過程是受到下列幾個環節的影響。如在墟内生成一氧化碳 氣泡，一氧化脱攒散及其由辋液裡向表面逸出等。 從液態物理學得知，在鋼液裡生成氣泡是非常困難的。當有现成表面存在時，氣泡 的生成就能較容易起來，只有其氣泡牛徑递到臨界牛徑值時，氣泡在鋼液中才能生成並 進-一步長大，假如生成氣泡牛徑小於其核的臨界牛徑時，則就像在液體轉變禽固體時的 秸品理論一樣，就要重新被溶解到液相中， 除此而外，當溶液的過鲍和程度小時，臨界牛徑值也應隨之被加大起來，也就是說 生成氣泡的或然率也要减少。 因而要在純净的液體中，生成穩定的一氧化碳氣泡是不可能的。 ‘.·管際上在電墟裡和馬丁爐裡，對氧化碳的過饱和程度來看是不大的，根據一些研究 數據〔19]、〔20)、〔23]、〔24〕知谀和氧在锅液中的濃度情况是這樣：碳和氧與愜力篇 Pco∞=1.5~5.0大氣歷溶解的一氧化碳氣泡润平衡。运樣不大的過饱和度(2一3倍) 完全不可能在鋼液裡自發的形成氣泡。 ,所以氣泡是在鋼液和城櫬的界面處，渣和鋼液的界面處，甚至於在鋼液中歷浮的固 體顆粒上生成。 假如氣泡在爐底上生成的話，就必骺使㜫丙壓力降低，可由搁液裡放出氣泡的條件 下，才可能使生成的氣泡更多的逸出鋼液面，奥此相反，假如氣泡在鋼液和渣的界面處 生成的較多時，城内生成的氣泡就上升的很慢了
一 一 姻 院 拳粗 度篇 己 小 畴 蠕底 利 用保 韭红 顺 米 峙 的情 况 。 因 此 八 指 出 ， 判断债散 速度 的决 定 性 因素 是活 化能 。 篷 已 指 出遏 铜 中洽解 液 熊氧 化截 的热效瞧 ， 艳 封植是很大 的 ， 甚至 岭△方 一 盯 卡 ， 运 充 分碗 明 了氧 化 俄分 了 自渣向细界面 傅通 峙 ， 能量供瞧上 的 困靴性 。 正 由 龄傅涯担程 中是吸熟 扭程 ， 在渣 中 的能量位 ， 镬 赏此铜 液 中的大如 圆 所示 。 即 △ 由 此 得知反 镬 的活化能不可 能此所器 焉的 卡差 得太遗 。 一 般情 况 下活 化能是在 到 仍 卡 的簌 圃 。 根旗 的扑算 ， 在渣一铜 液界面 的傅 延速度耍 大到 倍 。 而在准 行脱碳担程 是要求 反 磨 速度 和氧化擞的傅通速度镬常相互 平衡 道檬以来在育 除 冶辣 中 ， 大致是用 加 强携 拌铜 液 的方 法 ， 使氧化擞 的傅通速度加快 ， 甚至 岭 简断 的向燎内加 入碳石 ， 或者通 入 氧熊氧 的方 法来篷到 。 一氧化碳氧泡 的生成 及 其逸 出 。 位 分酉几贵形 很 多 的科鬃家韶 焉 ， 脱碳扭程 是受 到 下列 餐佃瑕筋 的影缪 。 如在健内生成一氧化碳 氧抱 ， 一氧化碳援散 及 其 由铜 液樱 向表面逸 出等 。 徙液熊物理罩得知 ， 在铜 液袒生成氧 饱 是非常 困靴的 。 赏有现成表面存在 畴 ， 氧饱 的生成就 能较容 易起来 。 只 有其氛 饱 华裸 违 到陈界半视植峙 ， 氧饱 在铜 液 中才 能生成益 准一步是 大 。 假 如 生成氧饱 毕理小 朴其核 的嘛界半径特 ， 则 就像在液艘搏垫篇固艘峙的 拮 晶理谕一檬 ， 就要重新被溶解 到液相 中 。 除此而外 ， 赏溶液 的遇鲍 和程度小 畴 ， 嵘界半樱值也镬随之被加大起来 ， 也就 是靛 生成氧抱 的或然率 也耍诚少 。 因而耍在腌浮 的液艘 中 ， 生成得定 的一氧化碳氧抱 是不可 能 的 。 「 赏涤上 在雷健挫和 霭丁值握 ， 野氧化碳 的揭鲍 和程度来 看 是不大 的 。 根攘一些研究 毅旗 〔 〕 、 王 〕 、 〕 、 〔 ‘ 〕 知碳和氧在铜液 中的 援度情 况 是道檬 碳和氧舆厘 力篇 少 一 。 大氧屋溶解 的一氧化碳氟 泡 相 平 衡 。 疽檬 不大 的遇鲍 和度 倍 完圣不可 能在铜液挫 自癸的形成氧 饱 。 、 所以氧饱 是在绷液和煊溉 的界面虚 ， 渣和钢 液 的界面虚 ， 甚至龄在铜液 中愿浮的固 瞪颗粒上生成 。 假如氧饱 在煊底 上 生成 的韶 ， 就必需使攘内屋 力降低 ， 可 由 铜液袒放出氟袍 的倏件 下 ， 才可 能使生成 的氧饱 更多 的逸出铜液面 ， 典此相 反 ， 假 如氧饱在铜液 和渣的界面虑 生成的较多峙 ， 娘内生成 的氧饱就上 升的很慢 了
第三期 -211 由此得知，我面沸腾，是體邈出較容易的-一個因素，同時它也是促使墟渣變稠， 使氣泡逸出迩度减小的一個因素。 同時要知道，儘管在温度及含碳濃度相同的條件下，甚至於就在同-一熔煉中，每瞬 間所递出氣泡的速度，也是不同的，道種事貸可由我們所進行的貸驗中引窩例證；在越 應城中進行正常熔煉倏件下，如後逸的實驗部份〔表2〕中所例的6和*城來看，本來 在熔辣過程裡，一氧化碳以煙雾状激烈的逸出鋼面，然而聚然間，沸腾停止了，持馥逹 5一10分之八，當用織棒插入锅液中時，由於增多了现成表面馬上又引起了激烈的沸騰。 4,舍碳漫度 根據質量作用定律知脫碳速度，與反雁物質的濃度乘積成比例，即 V=K〔%C]·〔%FeO] 式中K一反應速度常數。 在煉鋼的條件下（一定温度，一定的操作條件下)我們可以認鴛氧化戴，在鋼液中 的含量爲常数，即〔%FO〕=常數，由此可知股碳速度，在這種條件下，只與翎中含 碳量成比例； V∞[%C或V=K,〔%C) 關於碳含量樹脫碳速度的影響情况，將在我們的實验中加以具體的討論？穗而言之， 我們應當知道，随着酸含量的境加，便增加了反應物質顆粒間的碰撞機盘，因而增加了 脫碳速度。 5.温度 上透所研究的對脱碳速度的影響因素，與温度之間都有着密切的關係，但是温度對 各個因素的彩響情况也都各有其區别。隨着温度的增加，氧化缴向渣内，鋼液内及至由 渣向鋼液内的擴散速度也隨即增加，其原因是由於氧化織的赞散(26)式篇吸熱反應。 (fe0)←-之〔Fe0〕 △H=+2000卡 雕然(1)是放熟反應，随温度的升高反應向不利的方向進行，但由於升高温度將使 鋼液和渣的粘度降低，就使一氧化碳氣泡的生成和去除變得容易起來，因而增加了反應 速度， 我們随當看到温度升高時，對進行(C+O)本身的反應進行是不利的，然而脱碳過 程中必需在高温下進行，還就是由於脫碳反應機裤中最弱的一環一攒散速度(FO) 增加了的原因 四.實驗部份 我們所淮行的宜驗目的，是篇了研究由於鋼液中含碳量、温度、單位表面、鋼液中 的艋砂含量以及治煉工具對脫碳速度的影響， 我們的管驗是在感應爐(9爐）弧光城(4墟)中進行的。所用的這些爐子是： (1）管驗室的高週波爐、美砂坩堝、牌號是几330，頻率鴛265000週/秒
第 三 期 一 由此 得知 ， 表面沸腾 ， 是氧艘逸 出较容易 的一涸 因素 ， 、 同峙它也 是促使燎渣趁稠 ， 使氧饱逸 出速度诚小 的一 佃 因素 。 同峙要知道 ， 傣管在温度 及含碳攫度相 同 的倏件下 ， 甚至龄就 在 同一熔辣 中 ， 每瞬 简所逸出氛饱 的速度 ， 也是不 同 的 二 遗核 事宣可 由 我俩所准行 的育酸中引焉例瞪 在砂 愚墉 中准 行正常熔燎倏件下 ， 如 援篷 的宵殷部份 〔表 〕 中所例 的 和 狱 愧来看 ， ‘本来 在熔燎担程视 ， 一氧化姗以诬 露获激烈 的逸 出纲面 ， 然而墩然 简 ， 拂腾停 止 了 ， 持植建 一 分之久 ， 常用饿棒插 入 铜 液 中吟 ， 由朴增 多 了现成表面 禹上 又 引起 了激烈 的佛鹰 。 含碳澄度 · 根摇臂量作用 定律知脱碳速度 ， 典 反镬物箕 的 谧度乘横成此例 ， 即 一 尤 〔 〕 · 矛》 〕 式 中 一 反 瞧速度 常数 。 在辣铜 的倏 件下 一 定温度 ， 一 定的操作修件下 我 们可 以豁焉氧化蛾 ， 在铜液 中 的含量焉常数 ， 即 〔 乃 〕 二 常数 ， 由此可知脱碳速度 ， 在道 踵倏件下 ， 只舆剔 中含 碳量成此例 二 〔 己〕 或 一 ， 〔 口〕 朋朴碳含量封脱碳速度的影誓情 况 ， 将在我们的宣瀚 中加以其艘的甜流， 穗而言之 ， 我护，磨 赏知道 ， 随着 碳含量的增加 ， 便增加 了反 履物直颗粒周 的碰摄楼舍 ， 因而增 加 了 脱碳薄度 。 ， 温 度 上篷所研先的封脱碳速度的影掣 因素 ， 舆温度之简都有着 密切的朋保 ， 但是温度封 各佃 因素的影婆情 况也都各有 其逗别 。 随着温度 的增 加 ， 氧化傲向渣内 ， 翻液 内及蚕由 渣向细液内的接散速度也随即增 加 。 其原 因 是 由 龄氧化激的横散 幻 式焉吸熟反瞧 。 肠 冬二全 〔乃内 △ 一 十 卡 路然 是放熟反 瞧 ， 随温度的升高 反 瞧 向不利 的方 向淮行 ， 但 由龄升高 温度将使 铜液 和渣的粘度降低 ， 就使一氧化碳氟 饱的生 成和去 除避得容易起来 ， 因而增加 了反滋 速度 。 我俩瞧 蓄看到温度升高峙 ， 野准 行 口 十 本身的反瞧准行 是不利 的 ， 然而脱碳遇 程 中必需在高温下雀行 ， 运就 是 由龄脱碳反瞧核磷 中最 弱 的一琪— 馈散速度 乃。 增加 了的原 因 。 四 黄骇部份 我 润所准行 的赏脸 目的 ， 是 焉 了研究 由朴剔液 中含碳量 、 温度 、 翠位表面 、 绷液 中 的锰矽含量以 及 冶燎工具当脱碳速度的影粤 。 我俩 的育服是在域愿 腑 蝮 弧光 燎 坡 中继行的 。 所用 的是些俊子 是 育阶室 的高遇 波燎 、 镁砂柑飒 、 牌脱是 月 ， 频率焉 遇 秒
-212- 鋼院學報 (2)工感域應城；石英猿襯，牌號是50，率篇25000週/秒， (3)工廠弧光缠，碱性墟视，容量念5顺、 各種城子的特性函数如下〔表1〕 特 性 額定 D M MM) 容量 爐料成份 熔煉爐次 牌 數 熔 深 號 KT 100* 160* 1.0-1.7%C ΠT330 11 30 30 A.6.B.. 170 0.2÷0.9%Mm 1-2.5%0 M「50 200 35 50 50 0.25%Mu .3.0.i.H. 0.3%Si 0.8÷0.9C C5噸 1920 5000 1800 5000 I.P.C.T. 0.7%M *念兩個敷擦中本貸驗所探用的條件 所進行的熔煉儝件是运樣；在威應璇中所淮行的管驗是無渣下帮空氣中的氧進行氧 化鋼液，而弧光墟用的是暖石按工廠中的正常倏件下進行的，每挺8~10分靠，用鐵棒 藤樣，取樣後馬上把鉑銠熱偶插入铜液内测景鋼液温度，（弧光爐中只用無校正的光學 高温計测温)。各爐次所取的武樣分析秸果例於〔表2〕中。 '〔表2〕·實驗敷擦分析結果 爐 試 操作 到熔 煉開 鋼液中 鋼液 log 脫碳速 爐料面備 樣 時間 時 含碳 温度 T10 度常數 iogK 號 號 時分 間 〔%〕 tC 〔%C〕 K 公斤 註 1 13.55 0 1.25 1475 57.1 0.0975 2 1405 10 1.18 627 1475 57.1 0.0725 0.005642.249 3 1415 20 1.08 1489 56.7 0.03450.00732.136 4 1425 30 0.98 1513 56.0 0.008 0.0081 12.090 A 5 1435 40 0.88 1541 55.2 -0.0540.0087 2.060 望 6 1444 面 0.79 1541 55.2 -0.102 0.0093 2.031 1455 60 0.67 1546 54.9 -0.173 0.0103 .986 :1505 70 0.54 1565 54.3 -0.267 0.012 1.21
一 一 翎 院 擎粗 工撤诚愿 蝮 石 英燎漱 ， 牌俄 是 咐 ， 封 率 焉 遇 秒 。 工廊弧光 媲 ， 碱 性燎砚 ， 容量 焉 顺 。 各横媲子的特性函数如 下 〔表 〕 很…州 ， 补 一卜呀 ， 成· … 熔一 ，二一一下 面采 几丽刃一丁 一 一「一 丁而气 别 几 一 ’ ‘ 焉雨佃数接 中本 宣殷所探用的修 件 所道行的熔燎倏件是疽檬 在感瞧燎中所淮行的育殷是然渣下藉空氧 中的氧淮行氧 化铜破 ， ’ 而弧光健用的 是碳石按工蔽 中的正 常倏件下准行 的 。 每握 一 分撞 ， 用徽棒 熬檬 ， 取檬援 禺上把拍 键 熟偶擂入铜液 内测量铜液 温度 ， 弧光燎 中只 用然校正 的光鬃 高温扑测温 。 各煊次所取 的就檬 分析拮果例 朴 〔表 〕 中 。 〔表 〕 育顾数墟分析拮粱 一 ， 一 州口 口相 一 ‘ ‘ 一 一 州 操 作 晗 简 峙分 锅 液 温 度 才 多 〔 〕 脱碳速 度常数 口多尤 履料重 了 公斤 献髓檬 ﹄况 、 … 夕 … … ‘ 能一一匡匕匡旧昏卜﹄自一 ‘ 八一 ‘仁、 、 寸叫、 川 剔液 中 含碳 〔肠 〕 ‘ ， 一 ’ 劝 ” · ‘ · ” ‘ ‘… ’ ‘ ‘ · ‘ 一 砚 一 一 一 一 一 了 了 才 ‘ 八 落叫 丰沙 一刻月 、 斗川寸日川月
第三期 二213一 試 操 作 到熔 鋼液中 朗 液 脱碳速 斌料重 備 樣 始脖 含碳 ·10 度常數iog范 號 時分 〔%] .ou %U] K 公斤 註 分 1 11 03 0 1.00 /1520° 56.0 0 2 11 13 10 0.94 1540° 55.2 0.026 0.003222.206 23 光 JxII 0.87 1554° 54:6 0.060 0.006912.160 1130 27 0.81 1549 54.75 -0.090 0.009742.011 1 3 0 1.64 1538 55.2 0.216 2 o 1.8 6991 1566 54.35 0.200 0.003682.434 3 11 0 1.52 1576 54.00 0.183 0.0038 点.420 4 11 30 1.45 1598 53.40 0.162 0.0041 2.387 5 1153 40 1.36 1651 51.85 0.134 0.004682.330 JXII 6 1203 50 1.25 :1618 52.:70 0.098 0.005412.266 7 1213 60 1.15 国 1628 52.55 0.062 0.005902.229 8 12 70 07 1688 52.40 0.030 0.006072.26 9 33 80 1.01 1640 52.20 0.005 0006242.218 10 12 90 0.95 165I 52.00 -0022 0.006092. 2155 1 15 0 1.80 '1543 55.1 0:114 2 6 1.23 1549 54.75 0.091 0.004952.805 3 15 20 1.17 1570 54.20 0.069 0005282. 276 246.07820 16 03 29 1.10 1567 54.30 0.042 0.0583 233 16 14 40 103 1582 54.90 0.013 Q.0585 232 6 16 24 50 0.95 1683L 1590 58.70 -0.022 0:00628 .201 7 16 60 0.85 1595 58.50 0.070 0.007092.149 16 ò 0.76 1610 53.00 0.118 0.0762 .118 16 9 0.65 7819L 1635 52.40 0:186 d:00865点.068 10 1704 90 0.53 161058.10 0275 d.009952.005
第 ’ 三 一 期 二 谊荟二 赶砧 一 义 · 雄 剥勺操 作 。 熔 。 不 ’ 朗 液 ，。 卜‘ 、 ‘ 破遮一碗礴料 貌 ‘ 祥考眸 简 坪附 ‘ …含碳 。 曰 。 飞 ， 。 … 〔 。 〕 度常颧 少 找 衣公斤转一 翁酬峙分川始 日夺 〔多舀〕 温 度 一 蚤 一 ， ， 尤 周 。 口 分 … ’ ‘ 。 … 。 … ‘ · 。 。 ’ 段 一 ” … 一 “ 。 ‘ ‘ 。 … 。 。 ‘ 一 、 ， … ” 工 “ ‘… ‘ ” “ ‘ ，“ 丫砧 · 卜 一 “ · 能 ’ ” ’ 阳 ’ 兰 · ‘ “ ’ 、 “ 艺‘ 黝 。 ‘ 了 … · ， …刁 · ” ” ， · 。 ‘ · 生 ‘侧 ” · 一 鼠 ， 卜 ， … ‘ 、 ， … 一 … …一 一 … ……… … … …一 … 。一 ’弓 拐 … 、 … 峪 “ … …… ” ‘ 。 · ” 遗 · 分 … 一 “ ‘ ’ ” ” 、 · ” 。 兰 · “ 日 咧 。 “ “ ’ ‘ 、 仓 · “ ，吧 “ “ ‘ … ’ “ · ， 。 、 。 弓‘ 」 罐 ’ 一 ” ” ‘ ” ” 。 。 〔‘ 冀阶 兰 ’ ” ， 叫 ‘ ’ ” … ‘ ’ ‘ ‘ “ ’ 呷 。 力 ，犯 “ ” ’ “ 厂 “ · 哪 “ 为 ‘尸 · 。 工 ‘ ’ “ ‘ ” ‘ ‘ 心 · ℃ 日 ‘ · … ， “ ” … 一 “ ’ ‘ …一 爪 … … 一 … ’ ‘ ， “ · ‘ ·「 ” ” 洲 “ · · 赫… … 目 、 御 … “ 。… 从 · ” “ ” 巴 钾兰 ’ 盯“ 呻 ” 了 · ” · “ 冷洲 · 邵是 毒 难 “ ， · ” “ “ ’ ‘ 陇 卿 灵 · 臀 珍 ” ‘ 。… · ” 卜 ” ‘ 姗 “ · 卿 供 竺 · 幼全 考 “ ’ 韶 · 一 ’ ” ‘ 资甲 ，呈 · 日 了 … “ · “ ‘ 叼 一 “ 巴 湘 士 粤 “ ’ 肠 … · 卜 “ · 终 铁 曳拒 一“ ， 逆 厂 纽妙 一 了 · 少忿 一 叭 矛 公 创 刁
-214 鋼院學報 雄 試 操作 到熔 煉開 鋼液中 液 log 舵碳速 墟料重備 樣 時聞 始時 含碳 湿 度 10 度常數 togK 號 號 時分 〔%〕 t°G 〔%C] K 公斤 註 分 10 0 2.15 1555 54.7 0.333 e 10 18 10 2.0 1598 53.4 0.301 0.007852.133 3 20 8 20 1.85 1618 52.9 0 267 0.007452.127 4 10 38 30 1,79 i608 53.2 0.253 0.003052.2i8 A 5 10 40 1 .74 1586 53.75 0.241 0.005282.27 601-0.0cm 6 o 58 吃 1.67 1603 53.25 0.223 0005052.296 7 60 1.55 1613 53.0 0.191 0.005452.263 6 08 70 1.43 1630 52.5 0.156 0.G05852.255 1 9 0 1.00 1592 53.6 S 2 14 0.95 1623 52.7 0.022 0.003662.436 3 22 0 85 1623 52.7 0.3685 0.007152.145 4 9 0 80 300 1628 52.5 0.096 0.007462.127 高 5 9 38 0 .76 1628 52.6 0.120 0.007222.142 6 9 46 46 67 0 1669 51.4 0.172 00.08582.066 9 4 54 0.61 1679 51.2 0.215 0.009102.0405 8 10 品 0.57 1623 52.7 0.244 0.009052.0405 05 1.965 1532 55.3 0.292 2 四 1.770 1560 54.5 0.247 0.0101 1.996 25 20 1.545 1622 52.7 0.188 0.0I19 1.424 4 8 28 1.360 1628 52.6 0 132 0.0180 .886 3 的 5 8 41 36 1.150 1638 52.3 0.061 0.0148 6 8 55 50 1.100 1638 52.3 0.041 0.0115 .941 A 9 08 58 0.945 1659 51.7 0.025 0.012551.902 8 9 66 0.830 .699 1674 51.3 -0.080 0.0180 .888
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