铁水同时脱磷脱硫的最佳氧位与电位

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1990.05.004 第12卷第5砌 北京科技大学学报 Vol,12 No.5 1990年9月 Journal of University of Scicncc and Technology Beijing Sept.1990 铁水同时脱磷脱硫的最佳氧位与电位 杨世山·董一诚·沈甦· 摘要：利用ZrO2MgO固体电解质定氧探头测定了实验室1kg级铁水喷吹CaO系 熔剂同时脱磷脱硫处理过程中反应初始和终了的铁水氧位，并进行了热力学分析。测定的初 始氧位范田为Po2=10-&·45~10-9,75Pa(10-13,46~10~14.76atm),比按C/0、 S/0平衡反应计算的氧位提高1~3个数量级，测定的终了氧位范围为P02=10-7~10-9 Pa(10~12~10-14tm),比初始氧位提高1~3个数昼级，与热力学计算的最佳氧位值 (Po2=10-7.4Pa(10-12.88atm)吻合良好。结界表明，随铁水终了笔位升高，脱时 审增加、终了磷含量下降，脱硫事则稍有降低、终了硫含量稍微升高。此外，还从电化学上 对同时脱瞵脱硫处理的最佳氧位一电位区越进行了分析，并探讨了铁水领喷吹脱磷脱碇处理 的反应机理， 关键词：铁水预处理，同时脱磷脱硫，固体电解质定氧，氧位，电位 Optimum Oxygen Potential and Electrode Potential of Simultaneous Dephosphorization and Desulfurization in Hot Metal Pretreatment Yang Shishan'Dong Yicheng'Shen Su' ABSTRACT:Initial and final oxygen potential in simultaneous dephosphori- zation and desulfurization pretreatment with injection of CaO-based fluxes were measured by using of the oxygen sensors of ZrO2.MgO solid electrolyte in our laboratory and the thermodynamic analysis were considered.The results shown that:(1)initial oxygen potential is Po2=10-845~10-.7 Pa (10-1s4e 10-1476 atm)which is 10~103 times as high as the oxygen potential calculated from the C/O or Si/O equilibrium reaction.(2)final oxygen potential is Poa =10-7~10-Pa (10-12~10-14 atm)which is 10~103 times as high as the 1989-08一19收稿 ·治金系(Department of Metallurgy) ·421·

第 卷第 弓 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ‘ 弓 铁水 同时脱磷脱硫的最佳氧位与电位 杨世山 ’ 董 一 诚 ‘ 沈 延 ‘ 摘 要 利 用 · 固 体 电解质 定 氧 探 头测 定 了 实验 室 级 铁 水 喷吹 系 熔 剂 同时脱 磷脱 硫处 理 过 程中反 应 初始 和 终 了 的铁水 氧位 ， 并进行 了 热 力学分析 。 铡 定 的初 始 氧位 范围 为 一 日 · 一 一 ， · 一 · 一 一 · ， 比按 、 州 平衡反 应 计算 的氧 位提 高 一 个数 量 级 ， 测定 的 终 了 氧 位 范 围 为 。 一 。 一 ” 。 一 一 。 一 工 ， 比 初始 氧位 提高 一 个数 量 级 ， 与热 力 学 计算 的最 佳 氧位 值 二 一 ” 。 。 一 “ “ 吻 合 良好 。 结果表 明 ， 随铁 水终 了 氧 位 升高 ， 脱 磷 率 增加 、 终 了 磷含量 下 降 ， 脱硫率 则 稍 有降 低 、 终 了硫含量 稍 微升 高 。 此 外 ， 还 从 电化 学上 对同时脱 磷脱 硫处 理 的最 佳氧位一 电位 区 域 进 行了 分析 ， 并 探 讨 了 铁 水 罐喷 吹 脱 磷脱 硫 处 理 的 反应 机 理 。 关键词 铁 水预 处 理 ， 同 时脱 磷脱 硫 ， 固体 电 解质定 氧 ， 氧 位 ， 电位 力夕 屯 ” 夕 ’ 关 盆 一 丁 · ‘ · 一 “ 一 一 一 ， “ “ 一 一 “ 卜 、 一 “ 士 、 手 厂 士 一 一 一 ” 一 ’ 一 一 ’ 一 一 一 收稿 冶金系 · DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1990．05．004

initial oxygen potenlial and is in good agreement with the optimum ovygen potential in the thermodynamic calculation (Po:=10-788 Pa (10-128s atm). And (3)dephosphorization ratio increases,final phosphorus content decreases, and desulfurization ratio decreases slightly,final sulfur content increases slightly with increasing of oxygen potential in hot metal. In addilion,optimum oxygen-cleclrode potential range were analyzed in clectrochemistry,and the reaction mechanism of simultancous dephosphorization and desulfurization in injection pretreatment within hot metal ladle was also discussed. KEY WORDS:dephosphorizalion and desulfurization,hot metal pretrcatment, oxygen measurement by solid clectrolyte,oxygen potential, clectrode potential 近年来，对优质钢需求H益增加，特别是对钢中磷、硫含量要求愈来愈苛刻（已达0.010% 以下)。传统的高炉和转炉治炼工艺很难满足这种要求，因而迫切需要对传统的钢铁治金工 艺进行改节，其出路之一就是采用铁水预处理脱碰、脱磷、脱硫。为在我国开发复吹转炉治 炼不锈钢和高级合金钢新1：艺，作者进行了铁水预处理三脱（硅、磷、硫)工艺的理论分析 和实验室试验研究〔1-5)，作测定铁水脱磷脱硫反应过程熔池氧位的基础」：，对铁水同时 脱磷脱硫处理的最作氧位与电位进行了探讨。 1 脱磷脱硫反应过程中熔池氧位的测定 1.1实验方案及实验设备 采用首钢低硅铁块配磷铁和FcS得到相当预脱作后的铁水成分：~4.2%C,~0.15%Si, ~0.21%Mn,~0.073%P,~0.025%S,铁水t1kg。脱磷脱硫粉剂配比为：(30~40)% Ca0+(15~55)%固体官化剂（轧树皮、精矿粉、转炉尘）+15(CnF+CaC12),粒度小 于100目，并.上吹部分气体02 实验是在30kV1高频感应炉上采用喷吹法进行的，实验设备参见文献〔5)。喷粉装置采 川已设计的小型机械式星形给料器供粉、流调速电机控制下粉速度，2作载气；实验 温度光学高温计测定单的佬热电偶校对，靠感应炉输入功控温，温度控制范用为1623 ±10K。 实验过程1下：作刚正埚将配成的铁块熔化，熔化时上通2L/min佩气保护。当达 到指定温度后，用单铂佬热电偶测、定質探头测何同时取初始样，开始喷粉、吹O2并计 附：到达预定反成时间、提喷粉枪、停O:,同时测、测算、取终样，取}圳埚，实验完 毕。 定氧探头采用7rO·gO体电解质浓电池： Mol[O3r.1ZrO2MglMo,MoO:Mo 兆结构如图1所示。 ·422·

又 。 、 只 只 。 。 一 认 ， 贝 、 · 手一、 一 之 一 了 日 吕 ， 、 一 ’ ， ， 。 一 飞 。 、 手 ， ， 、 一 一 。 、 、 只 从 一 。 ‘ ’ 只 一 百， ， 一 ， 少 · 一 。 一 ， 只 从 ， 。 。 ， ， 。 一。 、 。 、 叩 。 【 ， 。 卜 认 · 、 、 一了 〔 。 一 ， ， 、 、 手 · 凭。 一 、 ， 一 、 ， 。 ， 丫 只 ， 。 近年来 ， 对优 质钢 需求 日益 增加 ， 特别是 对钢 中磷 、 硫 含 最要 求 愈来 愈苛刻 已达 以 下 。 传统 的 高炉 和 转炉冶炼 工 艺很难 满足 这 种要 求 ， 因而 迫 切需要 对传统 的 钢铁冶金工 艺进 行改 革 ， 其 出路之 一 就是 采 用铁 水预 处理 脱 硅 、 脱磷 、 脱硫 。 为 在我 国开 发 复吹转炉冶 炼不锈钢和 高级 合 金钢新 工 艺 ， 作者进 行 了铁 水预 处 理三 脱 硅 、 磷 、 硫 工 艺的理论 分析 和实验室 试 验研 究 〔 ‘ 一 〕 ， 在测 定铁 水 脱磷脱硫 反应 过 程 中熔 池 氧位 的 从司 土 ， 对 铁 水 同时 脱磷 脱硫 处理 的 最佳 氧位 与 电位 进 行 了探 讨 。 脱磷脱硫 反应过程中熔池氧位 的 测定 实验 方 案及 实 验设 备 采 用首 钢低 硅 铁 块 配磷 铁和 得到 相 当预 脱 硅 后的铁 水成 分 一 ， ， 一 夕石入 ， ， 一 夕石 ， 一 夕石 ， 铁 水 ，七 。 脱磷 脱硫 粉剂 配 比 为 一 朽 一 夕百固体 氧化 剂 轧 钢 皮 、 精 矿粉 、 转炉 尘 一 卜 一卜 ， 粒 度小 于 「 ， 少仁卜吹 部分 气 体 。 实验 是 在 以 、 高频 感应 炉 几采 川喷 吹 法进 行的 ， 实验 设 备参见 文献 〔 〕 。 喷粉 装咒 采 用 自己设计 的 小 塑 机械 式星 形给 料 器供粉 ， 山 改流 调 速 匕机控 制下粉 速 度 ， 作 载 气 实验 温 度 山光 学 高温 计测定 和 单铂佬 热 匕偶 校 对 ， 尔感应炉 输 人 功 率控温 ， 温 度控 制范 围 为 士 。 实马众过 程 如 下 在 冈归之柑 锅 ‘ ，将 配 成的铁 块熔 化 ， 熔化 时 上 通 氛 气保 护 。 当达 到指 定温 度 后 ， 川 单铂 佬热 电偶 测 温 、 定 城探 头测 氧 同时 取 初 始 样 开 始 喷 粉 、 吹 并 计 时 到达 预 定 反 应时 间 ， 提 喷粉 枪 、 停 ， 讨测 温 、 测 城 、 取 终 样 ， 取 出 琳 锅 ， 实 验 完 毕 。 定 氧探头 采 用 · 固体 电解 质城浓 袱电池 、 。 〔 〕 。 。 · 人 仪 、 、 ， 入 入 咤 峪结 构女 图 所 示 。 ·

1.2实验结果 表1是同时脱磷脱硫处理及氧位测定结果。测定的反应初始氧位范围为：a:。)=2.9× 10-4%~1.22×10-9%(2.9~12,2ppm),即P0g=10-8·45~10-7sPa(10-1s46~ 10-1478atm),测定的反应终了氧位范围为Po2=10-7~10-Pa(10-12~10-14atm)。图2 是反应初始和终了铁水氧位的测定结果对比，表明终了氧位比初始氧位提高1~3个数量级， 与文献[6,7)测定的终了氧位范围(Po2=10-12、10-15atm)基木一致。 表1脱磷脱硫处理及氧位测定结果 Table 1 The results of simultaneous dephosphorization and desulfurization and oxygen potential measurement 氧 位 测定结 果 脱珠脱硫结果 No 反应初始 反应终了 终了磷和脱磷兴 终了硫和脱酸率 a〔o〕(10-4%) Po:(Pa)atoj(10-49)ro:(Pa) 〔P)f()nn() CS〕r(6) 门s(6) DPS-1 57.1 1,43×108 0,03 0.0 0,021 12,5 DPS-2 8.9 1.43×109 17.8 5.53×10-9 0.00 50.0 0.021 8.7 DPS-3 6.5 7,97×10-10 10.0 1.11×10-9 0.015 63.4 0.005 72.2 DPS-4 1.7 7,08×10-18 45.8 1.75×10-8 0.031 59,7 0.017 22,7 DPS-6 2.9 1,74×1019 37.3 8.24×10-9 0.042 48,3 0.021 12.5 DPS-7 12.2 3,54×10-9 一 0,051 28.9 0.023 8.0 m DPS-8 4.5 7.22×10-10 0.010 79.2 0,008 61.9 DPS-9 6.6 1.31×109 60.0 5,52×10-8 0.010 79.3 0.0I9 0.0 DPS-10 3.3 2.34×10-10 12.8 1.71×10-9 0.029 61.3 0.021 4.5 DPS-11 6.1 6.65×10-10 42.8 2.22×10-8 0.032 57.9 0.017 32.0 DPS-13 5.7 5.00×10-10 22.8 4,99×10-9 0.021 70.0 0.020 20.0 DPS-13 6,9 1,26×109 26.7 7.55×10-9 0.015 80.0 0.019 24.0 DPS-11 5.3 5.23×10-13 61.3 4,83×10-8 0.027 59.7 0.023 8.0 DPS-15 7.1 1.41×10-9 4.7 3.29×10-8 0.016 77.1 0.021 16.0 DPS-16 1.6 3.51×10-10 30.1 6.15×109 0.025 65,3 0.023 8.0 DPS-17 11.1 3.07×10-9 81.9 1.27×10-7 0.005 92,1 0.018 21.7 DPS-18 7.9 7,82×10-19 17,2 3.15×10-9 0.013 69.8 0.01 17.6 ·为测氧失败 图3、图4是处理结果与反应终了铁水氧位的关系。表明：随终了氧位升高，脱磷率增 加，终了磷含量下降；脱硫率则稍有降低的趋势、终了硫含量稍微升高。说明氧位对脱磷影 响比对脱硫影响大，反映了铁水氧位升高有利于脱磷而不利于脱硫这一基本规律。从而可推 知，在同时脱磷脱硫处理中，要保持良好的脱磷脱硫效果，必须铁水氧位达到一最佳值。 、423·

、 ‘ 。 实 验结 果 表 是 同时 脱磷脱硫 处理 及 氧位 测定结果 。 测定 的 反应初始氧位范 围 为 。 二 一 夕百一 一 “ 乡百 一 ， 即 一 ’ ， 测定 的 反应 终 了氧位范 围为 尸 一 二 一 ， 一 一 “ 峨 一 一 一 一 一 ‘ 。 。 义 图 是 反应 初始和 终 了铁 水氧位的测定结果 对 比 ， 表 明 终 了氧 位 比初始氧位提 高 一 个数 量级 ， 与 文献 〔 ， 〕 测定 的终 了氧位范围 尸 二 一 一 。 一 ‘ 。 基 木一致 。 表 脱磷脱 硫 处 理 及氧位测 定结 果 卜、 氧 位 铡 定 结 果 脱 磷 脱 硫 结 果 反 应 初 始 反 应 终 了 终 了 磷和脱 磷率 终 了 硫 和脱 硫 率 〔 〕 一 〔 〕 一 早石 尸。 。 〔 〕 “石 门 夕百 〔 〕 盯百 刀 夕 。 。 一 门 一 一 一 一 一 丁 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 获 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 。 。 一 一 。 一 。 又 一 。 一 。 又 一 。 又 一 。 只 一 。 一 。 一 。 一 ， 。 一 。 。 一 。 一 。 。 又 一 。 了 。 。 。 一 。 。 搜 。 。 。 义 一 弓 。 又 一 。 一 。 一 。 一 。 里 。 。 。 。 全 。 。 。 。 。 。 呱 工八目八曰﹄八们﹄︸ … ︼﹁勺曰刀占︹乙﹄︵ 口八一‘的一 、 粉 。 。 乙 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 。 一 。 又 一 。 又 一 。 一 理 。 一 。 义 一 。 一 今 。 义 一 。 一 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 召 。 。 。 。 。 。 。 ， 为测 氧失败 图 、 图 是 处理 结果与 反应终 了铁 水氧位 的 关 系 。 表 明 随 终 了氧 位升 高 ， 脱磷率增 加 ， 终 了磷含量 下降 脱硫 率则稍有降低的 趋 势 、 终 了硫 含 量稍微升高 。 说 明氧 位 对脱磷影 响 比对脱硫影 响大 ， 反映 了铁 水氧位 升高有 利 于 脱磷而 不利 于脱硫 这一基 本规 律 。 从而可推 知 ， 在同时 脱磷 脱硫 处理 中 ， 要 保持 良好 的 脱磷 脱 硫效果 ， 必须铁 水氧位 达 到 一 最佳值 。 一

Tempernturc 7 81 -10 60 (ed/)3o t-0Ix 40 30 -8 20 -9 10 0 0 10 20 图1定氧探头结构 ao×10-1 1,闭丝2。石英管3。高温细瓷管1. -1110-9 A1203粉一水玻璃5。耐火棉6.A1203粉2l log (Po./Pa) 7。Mo一MoO2粉(Mo:MoO2=8:2(摩尔比)) 8,佚水9，ZrO2Mg010.PtRh10%一 图2反应初始和终了铁水氧位的变化 Pt热电偶 Fig.2 Relation between initial and fi- Fig.1 Assembly of the oxygen sensor of nal oxygen Poten tial measured ZrO2.Mgo solid clectrolyte in the hot metal P9 90 0.u40 0【s]r,9 80 70 ne 只.0.030 60 50 00 80 0.020 00 60 e a 40 0.010-- 20 0 21 00 11 20 4070100 0 10204070100 Q[o7,x1014, Co],×104% -0 -8 -7 9 -7 log (Po./Pa) log (Po2/Pa) 用.3脱熙半b反终了氏水的系 图！反应终了铁水瑞、硫含量与终了铁水氧位的关系 Relation between dephosphorization Fig.1 Relation between final phosphorus desulfurization ratios and final and sulfur contents of hot metal oxygen potential measured in the and final oxygen potential mca- hot metal sured in the hot metal ·421·

‘ 月卜几 ‘ 八‘ 礴 月 尸 朽‘ 日 ’ ﹂ ﹄ 冲崎︸月 ，护叨 ‘︵一浏︶工或沙﹃ 一 川 甲 产碑 户 心一︸ 沼 图 定 氧探 头 结构 。 用丝 石 英管 高温 细 瓷管 粉一水 玻璃 耐火 棉 扮欲 一 粉 靡尔比 铁水 · 管 一 一。 一 热 电俩 伽砰 一 ’ ‘ 一 二 刃 ，‘。 、 图 反 应 初 蛤和 终了铁 水氧位的变化 、 尸 阿 一 一 … 嗜 一 一 一 一 一 叫 汗 一不 一 、 六 一 ，、 玉、 、 ‘ ’ 、 ， 一 一 、、 、 一 门 二二刃 产 冲 以 人 勿 厂下犷、 乙 矛州 〔 夕易二 目欲︹二 梦 尸 东 卜犷 广 乃 ， 父 ‘刁 、 火 一 一 一 一 几 一一一一 一 一 一 一一 叮 ，。 。 仁。 〕 一 一 ‘ 一 司味一一 一一 一 · 一一 一一 一 一 图矛 、 脱乡丰丝雌率卢反 应终 了排枣氧 位的 簿系 乓 ’ 毯 少 尸 份乡 。 盆 图」厂 一 几 反 应乡 了铁水确， 硫含盈 与终了 铁水氧位 的关 系 几 一 一 。 一 认 只 冬 〔 昆

2分析与讨论 2.1热力学分析一最佳氧位的确定 采用氧化法顶处理必须提高铁水氧位。热力学分析到1623K时铁水平衡磷、硫仑 与氧位的关系如图5所示（详细推导参看文献〔1）)。从图中看出，对于同时脱磷脱硫， 存在着一个最佳氧位（A点)，计算得到其值为Po2=1.33×10~8Pa(=1.31×10-18atm)。 铁水氧位低于或高于此值都将使得脱磷或脱硫效果降低。图中阴影区为本工作所测的铁水终 了氧位，反应终了氧位在最佳氧位值范围。 -Ca-0-P --Ca-0-S (1e0), (CaP2) /2(Cu -3Ca.Pz05) 3.0 5.010.020 (Cas) (CasO) LP1,98 0.10.05 0.020.010.005 -5厂 -6 7 PoFe) Po2(P) 0 -8 P02(O) 0J=1,22109 9 Po:(O) Eo1-8,9104n -10 10 PJ-8 -11 Po2(S)b)a(s)0. 12 -12 Po2(C)aLc]1 -27 -19 11 -3 13 s月aa502l0.0g1 log (Po2/Pa) -13 Po2 (Si) 、-12-0-8-64202468 1.00.5 0,20.10.05 log are], LSi],% 图51623K时，铁水小平衡磷、恐含量与位的关系 图G1623K时，反应(FeO)/Fc,CO/CO],(SiO:) Fig,5 Rclationship between equilibrium CSi们，(P043-)/P氧分压与铁水成分的关系 phosphorus and sulfur contents and Fig.6 Rclation between logPo:and clem oxygen potential in hot metal with ent contents in hot metal for the different phase stability of the Ca reactions (FeO)/Fe,CO/[O), O-P-S system at 1623 K (SiO2)/CSi,(P043-)/P 图6是铁水中Fc、Si、P、C与渣中FeO、SiO2、PO,3-、气相中CO平衡的氧分压与铁 水成分的关系，图中两尔虚线之问为本工作所测的铁水初始氧位。从图中看出，铁水初始氧 位比按C/O、S0平衡反应计算的氧位高1~3个数量级，说明处理前铁水中氧位既不是与碳 平衡也不是与硅平衡，而是已处于“过饱和”状态 从图6的氧位分析还可看出：要想有效地将铁水中磷脱至较低水平，必须提高铁水氧位 到Po2(Fe)、Po2(P)线之间，为不使铁氧化过多，因而只能提高约1~3数量级。而且脱磷 过程中，Si将优先于P氧化，C也不可避免地要有氧化损失。 2.2电化学分析一最佳氧位一电位区域的导出 2,2,1同时脱磷脱硫节电化学原理从电化学观点来看，磷硫的脱除皆为电化学反应。由于 ·125·

分析与讨论 热 力学分析一最佳 氧位 的确 定 采 用氧化 法预 处理 必 须提 商铁 水 氧 位 。 热 力学分 析 可得 到 冈讨铁 水 中平衡 磷 、 硫含 盆与氧 位 的 关系如图 所示 详 细推导参看 文献 〔 〕 。 从 图 中看出 ， 对 于同时 脱磷 · 脱 硫 ， 存 在着一个 最佳 氧位 点 ， 计算得到其值为 。 。 派 “ 一 ‘ “ 。 铁 水氧 位低于或高于此值都将 使得 脱磷或 脱硫效 果降低 。 图 中阴影 区为 本工 作所测 的铁 水终 了氧位 ， 反应 终 了氧位在 最佳 氧 位值范 围 。 ， 】 广 一 一 ， 一 ， 门 誉 。 仁 〕 ， 一 一 一﹄ 一一︸ ︵￡ 囚 ︶叫老驴 、 。 门 巴 」 ‘ 。 」 毛 目 狱一 一一 几 片丫 廿 巨 介 、 二 耳 川价 ’ ， 一行一一一一 一州 ‘ 一 竺 习 仁 卫 洛 － 卿 皿 一 三 曰二－门目卜 ’ ‘ － 、 一 、 ， ‘ ︸工 一一 丝 洲助。 明创铭 一 戒 · 一 一 一 一曰‘ 一 一一 ，目 协 尸 一 － － ‘ 一 － 一 一 。 。 、 一 ‘。 一 二下。 一。 一工二 匕 岁“ 、 ， ’ 、 。 〔么卜 一 ‘ 口脚口 少一 斗 ，口户尸一 八 。 。 ， 二 一 。 公姆鳄 〔叼 ， 己 。 刁 。 图 时 ， 铁 水 ， ，平 衡 磷 、 硫 含量 与 拭位 的关 系 ， 一 一 习 于 ， 反应 ， 〔 〕 ， 〔 〕 ， 一 氧 分压 与铁 水成分的关 系 ， 〔 〕 ， 〔 〕 ， 一 图 是 铁 水 中 、 、 、 与渣 中 、 、 ， 一 、 气相 中 平 衡 的氧分压与铁 水 成分 的关 系 ， 图 中两 条虚线之 间为 本工 作所测的铁水 初始氧位 。 从 图 中看 出 ， 铁 水初始 氧 位 比按 、 平 衡反应计算 的氧位高 一 个 数量级 ， 说 明处理前 铁水 中氧位既 不是 与碳 平 衡也不是 与 硅平 衡 ， 而是 已处于 “ 过饱和 ” 状态 。 从 图 的氧 位分析还 可看出 要想 有 效 地将铁 水 中磷脱 至较低 水平 ， 必须 提高铁水氧 位 到 尸 。 、 尸 线之 间 ， 为 不 使铁 氧化 过 多 ， 因而 只能提 高约 一 数量级 。 而且脱磷 过程 中 ， 将 优先 于 氧化 ， 也不可避免地要 有氧化 损 失 。 电化学 分析 一 最佳 氧位一 电位 区 域 的导 出 。 同时 脱 磷脱硫 节 电化 学 原理 从电化学 观点来 看 ， 磷 硫 的 脱 除 皆为 电化 学 反应 。 由于

脱磷为阳极反应，脱硫为阴极反成，因此要实现同时脱除磷硫也应存在着一个最佳电位。 一般的说，熔流·金属的反应实质上是电化学反应。用电化学方程表示氧化法脱磷脱 硫反应如下： CP)+4(02-)->(P0,3-)+5c (1) 〔S)+2c-->(S-) (2) 阳极反应(1)的加速方向（氧位升高）与阴极反应(2)的加速方向（氧位降低）相反，所 以同时实现脱磷脱硫似乎是矛盾的。可是，根据电中性原理，在熔渣-金属界面上发生的电 化学反应都是相互成对的，两相间的电化学反应是由阴极和阳极两个半电池反应组成的，只 要能消除两相间出现的“双电层”【1)，电化学反应就能进行。所以同时实现磷硫的去除应 是可能的。 这种能消除双色层的两个半电池反应能否相继进行，取决于两个半电池反应-阴极反应 (Cathode rcaction).和阳极反位(node reaction)的电极电位之差(e。-￡，)以及体系的混合 电位em(mixed polential)。反应进行的条件为： (1)当ec一e.>0附，电池反应进行； (2)当刀：=cm-e:0时，阳极反应进行： (4)当n:=en-e:=0时，电极反应表观停止。 这里n:称为i电极反应的超电位(ovcr-potential)。 差值(ec一e.,cme:)越大，反成越容易进行，反应速度越快。随反应进行，差值越来 越小，最后差值为零，反应表观停止。由此可知，阳极反应进行e:上升，阴极反应进行：下 降，如图7所示。 High E(E-) Em=Eea=Eum fE(E.) u)Reaction t)J、taking e)Stopped U(gI、 place apparent] 图T电极反应进行时，界面上各反应电极电位位置关系模式图 Fig.7 Mode scheme of position relation of clectrode potential of cach reaction in the reaction interface when clectrode reactions take place 2,2.2P-S-O(-(O)系e-P:关系导出及问时脱璘脱硫最佳到位-电位区域的确定对 P-O系，脱磷电极反应有： C+3c->(P3-) (3) PPs-)-PjP3-)--RT/(3F).I n(a(ps-)/acp) (34) 〔P]+1(0-)-->('U3-)+5c (1) ·426·

脱磷为 阳极 反 应 ， 脱硫 为 阴极 反 应 ， 因此 要 实 现 同时脱除磷硫 也应存 在 着一 个 最 佳 电位 。 一 般的 说 ， 灯奋滩 一 金属 叭的 反 应实 质 上 是 电化学 反应 。 川 电化 学 方程丧 示 氧化法 脱 磷 脱 硫 反应 如 下 〔 〕 ‘ 一 一 》 ‘ “ 一 〔 〕 一 一 阳极 反应 的加 速 方 向 氧 位 升 高 一 与阴极 反应 的加 速 方 向 氧位降 低 相 反 ， 所 以 同时 实 现 脱 磷脱硫 似乎是 矛盾 的 。 一 可是 ， 根 据 电 中性 原 理 ， 在 熔 渣 一 金属 界 面上发 生 的 电 化学 反应都是 相 互 成对的 ， 两 相 间的 电化学 反应是 由 阴极 和 阳极两 个半电池 反应组成的 ， 只 要 能 消除两 相 间出 现的 “ 双 电层 ” 〔 ‘ ’ ， 电化 学 反 应 就能进 行 。 所以 同时 实现磷硫 的去 除 应 是 可 能 的 。 这 种 能消除双 屯层的两 个半 电池 反应 能否 相继 进 行 ， 取决 于两 个半 电池 反应 一 阴极 反 应 和 阳极 反 应 。 比 电极 电位之 差 。 一 ￡ 。 以 及 体系的 混 合 电位 “ 。 。 反应 进 行 的 条 件 为 当 一 。 时 ， 电池 反应 进 行 当 刃、 。 。 、 一 。 时 ， 阴极 反应 进 行 当 刀 。 一 。 ‘ 时 ， 阳极 反应 进 行 当 刀 二 ￡。 一 。 。 。 时 ， 电极 反应 表 观停止 。 这 里 粉‘ 称为 电极 反 应 的超 电位 、 · 一 。 。 差值 。 。 一 。 ， 。 一 。 越 大 ， 反 应越 容 易进行 ， 反应 速 度越快 。 随 反应进行 ， 差值 越 来 越 小 ， 最 后 差值为 零 ， 反应 表观停止 。 由此可知 ， 阳极 反应进行 ‘ 上升 ， 阴极 反应进行 ，下 降 ， 如 图 所示 。 … 钊竺 ，山 已二 亡 之、 · 一 、 、 图 电 极 反应 进 行时 ， 、 之，只 〔 立。 玉 界面 上 各 反 应电极 电位 位 皿 关 系 模 式图 主 了 「 几 。 。 一 一 一 武 一 系 ￡ 一 尸。 关 系导 出及 同时脱磷脱 硫 最佳氧位 一 电位 区域 的 确 定 对 一 系 ， 脱磷 电极 反 应有 〔 ， 〕 卜 。 一 》 ，“ 一 · 。 ， ，‘ 一 一 ‘ · 心 ， ， 、 “ 一 一 ’ ， “ 一 〔 〔 ， 〕 卜 ‘ 二一 一 ， “ 一

(POPP-5P0) RT a(P043-) (1a) (1P8-)+4(O-)>(PO,3-)+8c (1) RT a(P043-) cP0,3-),P3-)=e○P03-P3-)-5Fln Ja) a(P3-)a1(O3-y 山于无现成的高温电极电位、这里作如下处理：类似于水溶液中的标准氢电极，取铁水 -炉渣间的“氧电极”作：“参比极”，即取： 〔0]+2心—>(0-) (5) e0/02-)=cc0/02-)-RT(2F)in(a(0-)/a〔0) (5) 这里，“规定”：e°〔01102=“0”。 故此，可分别与“氧电极”反应(5)组成电池反应，根括该电池反应的」G9求出各电极 反应的“相对标谁电极电位”？，即： i=eH-e°c0/(02-)=±/G1(nF) 式中为电子得尖数日，=96500J:下·nol。右端符号，对阳极反位取“+”，例极反应 取“一”。 设a(P3-)=a(Ca3P2)=1,a(P0:-)-a3Ca0.P20s)=1,a(02-)≈a(Fc0),l 〔Fc〕+12Og===(FeO) (6) jG8=-RT1n(a(Fe0)Po21)=-238070+19,155T Jimol 得 1na(02-)≈lna(Fc0)=1/2fnPo2-5.9181+28635/T (7) 又a,=p〔%P)。取实验铁水成分，求得1ogfp=1074.7/T:1·。 将以上所得分别代入(3a)、(1a)、(4a)式，即可求得P-O(-CaO)系e-P0,关系为： ecP/(P3-)=-1.8542+0.0002413T (V)(8) e(P043-)/rP)=-3.5553+0.0011343T-0.0000794T1ogPo2 (1Y)(9) eP0,3-)/(R3-)=-2.9174+0.0007994T-0.0000496T10gPog(V)(10) 同理，对S-O系，可求得S-O(-CaO)系e-Po:关系为： erS]/(s2-)=-0,4625-0.0000102T (V) (11) e(s0,?-)/s1=-2.4529+0.0019897T-0.0003007T1ogT -0.0000661T1ogPo3 (V) (12) e(S0,2-/(S2-)=-1.9553+0.0011897T-0.0002255T1ogT -0.0000196T1ogPo2 (V) (13) ·27·

、 、 心 一 〔 〕 己 一 〔 〕 一 六 〔 〕 一 认 乙 一 “ 一 一一 尸 “ 一 己 一 ￡ 。 ‘ 一 户 ’ 一 至 卜 谨 由于无 现 成 的 高温 电极 电位 ， 这 里 作如 下处 理 类似 于水 溶液 中的标准 氛 电极 ， 取铁 水 一 炉 渣 间的 “ 氧 电极 ” 作 “ 参 比 电极 ” ， 即取 〔 〕 一 七〔 〕 一 ￡〔 二 ， 一 一 ，’ · 一 ’ 〔 〕 泣 这里 ， “ 规定 ” 。 。 〔 〕 厂。 一 二 “ ” 。 故此 ， 可 分 别与 “ 氧 电极 ” 反应 组 成 电池 反应 ， 根 据 该 匕池 反应 的口 求 出各 电极 反应 的 “ 相 对 标 准 电极 电位 ” 甲 ， 即 ￡ ‘ 。 ‘扩一 。 式 中 。 为 电子 得 失数 日 ， 。 。 “ 〔 〕 “ 一 土 口 ，厂儿 少 · 。 工 。 右端 符号 ， 对 阳极 反应 取 “ ” ， 阴极 反 应 、 、 取 “ 一 ” 。 设 。 一 夕 ， 、 一 二 、 。 ， 、 一 、 ， 〔 〕 ， 旨 一 ， 。 」 ‘ 。 乙 一 注 ， 得 “ 一 、 工 。 一 注 一卜 犷 又 、 〔 〕 。 取实验 铁 水成分 ， 求得 介 二 厂 ‘ 二 。 将 以 上所得分别代人 、 “ 、 “ 式 ， 即 可 求得 一 一 “ 系 “ 一 尸 关 系为 ￡〔 〕 一 一 。 、 厂 ￡ 一 〔 〕 “ 一 。 一 丁 。 己 “ 一 “ 一 一 廷 。 。 。 一 。 。 同理 ， 刘 一 一 系 ， 一 可求得 一 一 系 。 一 关 系为 〔 〕 卜 二 一 一 。 丫 ￡ 一 〔 〕 一 。 一 一 。 丫 丢 ， 一 一 一 。 十 、 一 ’ 一 ·

按式(8)~(13)作图，即得P-S-O(-CO)系同时脱磷脱硫电极反应的￡-Po.图（图8）， 图中实线为P-O(-CaO)系的e-Po,关系、嘘线为S-O(-CaO)系的c-Po,关系。图 (1)线为碳氧化电极反应〔C)+(O2-)一→C0+2的电极电位线，(2)线为铁还原电极反应 (Fe2+)+2e→Fe的电极电位线，这两条线所夹范围（右边三角形）即为铁水氧位-电位区 域。两线得交叉点为平衡点，表示铁水平衡时的氧位-电位值。根据体系混合电位em￡：时阳极反应进行的原理，不难判断出图中各区域中磷硫的稳定状态。 1.2pj 从图8可以看出，铁水所处的氧位与电位 0.881 --P-0-Ca0) .--s-0(-Ca0) 区一一(1)线与(2)线交叉点B点（图中阴影区 (PO3) 0.4 为本工作测定的初始铁水氧位)是根本不能脱 (s02) 0 磷的，必须提高氧位或降低电位才能实现脱 (2)“Fe2F上 a] 磷。氧化脱磷主要受氧位影响较大，当渣中 -0.4 ACST-Ze-(S) a(Fez)(实质上表示a(Fc0)>0.015,体系 -0.8-0.8 Pco0.JMPa时，即可通过提高铁水氧位即 -1.2 [P]+3e (P) 采用氧化法处理促使磷进行阳极反应形成 -1.6 2.0(P3-) 5-) 02 (1Peo 1n'Pa (PO,3-)而去除；CaO还原脱磷，主要受电位 控制，必须大大降低电位即大大降低a(Fc2+) 2.4 和Pco,使电位处于(P3-)稳定区，促使磷进 2.8L 行阴极反应形成(P3-)而除去。但是必须看到， -23 -15 17 log(P) 由于〔P)+3e一→(P3-)线电位太低，因而使用 CaO还原脱磷是十分困难的，需要采用强还原 图8 1623K时，铁液中P-S-O(一CaO)系脱臻 税硫电极反应的E一1ogPo2图（基丁 剂如Ca才能进行还原脱磷（经计算crP)/(P3) e0〔01(02-)=“0”) Fig.8 g-logPo2 diagram of dephosphur- (Ca)=0.6V1),分析表明Ca的还原脱磷则 ization and desulfurization ele 主要受铁水氧位影响。对于脱硫，主要受电位 ctrode reactiocs of the P-S-O 影响，当体系电位低于-0,48V时，硫即进行 (-CaO)system in the liquid iron at 1623K 阴极反应形成(S2一)而除去。体系电位越低， (based on e0:011(o2-)=“0”) 即a(Fce2)、Pco越低，CaO还原脱硫越容易。 Line(1):〔C]+(O2-)+C0+2e Ec0,0J=-1,4740+0.1611ogPc) 但是，采用氧化法预处理时，脱磷与脱疏 -0.08051ogP02(V) 电位走向恰好相反，存在着矛盾：脱磷为阳极 Linc (2):(Fe2+)+2c-Fe e(F。2+)1F。=-0.1863 反应，使体系电位上升，脱硫为阴极反应，使 +0.161loga(F。2)(V) 体系电位下降。从图8看出，脱磷阳极反应线 与脱硫阴极反应线将交叉点(A点)附近分成4个区域：c区为[P)、〔S)的稳定区，不能脱 磷脱硫；d区只能脱硫但不能脱磷；©区只能脱磷却不能脱硫，只有「区，才能同时脱磷脱硫。 因此，对于氧化法预处理同时脱磷脱疏，仟在着最佳氧位-电位区域（「区）：Poz2.63× 10-5=10-458Pa(2.60×1010=10-日59atm),-2.3595-0.1289 logPo2(inPa)(e(Po43-) /P)e.-0.48V(ecs/(s2-)。 这里，应该认识到：虽然在：「区能同时脱磷脱硫，但是要体系氧位-电位同时达到该这 是很困难的。也就是说，仅常「区的反应是难以达到良好的脱磷脱硫效率的。作者认为：只 要保持渣中一定的FeO浓度(a(Fc2+)0.015)和体系Pco≈0,1MPa,就可通过提高铁水氧 位，到达A点附近，即可通过改变熔池局部氧位与电位（这里称之为熔池氧位与电位的再分 ·428·

按式 一 作 图 ， 即 得 一 一 一 “ 。 系同时脱磷脱硫 电极 反应 的 “ 一 八 ， 图 图 ， 尸 图中实线 为 一 一 系 的 “ 一 尸。 关系 、 虚 线 为 一 一 系 的 “ 一 尸 。 关 系 。 图 中 线 为 碳氧化 电极 反应 〔 〕 之一 一 十 的 电 极 电位 线 ， 线 为 铁还原 电 极 反 应 一 的 电极 电位 线 ， 这 两条 线 所夹范围 右 边三 角形 即为 铁 水 氧位 一 电位 区 域 。 两 线得 交叉 点 为平 衡点 ， 表示 铁 水平 衡时 的氧 位 一 电位值 。 根据体系混合 电位 。 。 时 阴极 反应 进行 ， 二 。 时阳极 反应 进行 的原 理 ， 不难 判断 出 图 中各 区域 中磷硫 的 稳定状态 。 二 、 叨口爪 崛酥节 ’ 下 尸 〔 一－卫十 一 一 一 以 叫’ ， 二 刁 辞一 一 … 侧 。 时 ， 铁液 中 一 一 一 系脱 磷 脱 硫 电极反 应 的 一 图 墓 于 〕 ， 一 二 “ ” 一 一 一 一 ￡ 〔 〕 一 “ ” 〔 〕 一 ￡ ， 〕 一 。 一 引 ， ￡ 一 。 。 卜 从 图 可 以看 出 ， 铁 水 所处 的氧位 与 电位 区－ 线 与 线 交叉 点 点 图中阴影区 为 本工 作测定 的 初始铁 水 氧位 是 根本不 能脱 磷的 ， 必 须提 高氧位 或降低 电位 才 能 实 现 脱 磷 。 氧化 脱磷 主要 受 氧位影响较 大 ， 当 渣 中 ， ， 实质上 表 示 ， 体 系 。 一 」 时 ， 即 可 通过提高铁 水 氧 位 即 采 用氧化 法 处 理 促使 磷 进 行 阳 极 反 应 形 成 “ 一 而 去 除 还原脱 磷 ， 主要 受 电位 控 制 ， 必须大大 降低 电位即 大大 降 低 。 和 尸 。 。 ， 使 电位处 于 “ 一 稳定 区 ， 促 使磷 进 行 阴极 反应 形 成 “ 一 而 除去 。 但是 必须看到 ， 由于 〔 〕 一 “ 一 线 电位 太低 ， 因而 使 用 还原脱磷是 十分 困难 的 ， 需要 采 用强 还原 齐 如 才 能进行 还原脱磷 经计算 〔 〕八 一 二 〔 ‘ ’ ， 分析表明 的还原脱磷 则 主要 受铁 水 氧位影 响 。 对 于脱硫 ， 主要 受 电位 影响 ， 当体系 电位低 于 一 时 ， 硫 即 进行 阴极 反应形 成 “ 一 而 除 去 。 体系 电位越 低 ， 即 卜 、 。 。 越 低 ， 还原脱硫越 容 易 。 但是 ， 采用氧化 法预处理 时 ， 脱磷与脱硫 电位 走 向恰 好相 反 ， 存在着矛盾 脱磷 为 阳极 反应 ， 使体系 电位 上 升 脱硫 为阴极 反应 ， 使 体系 电位下 降 。 从 图 看 出 ， 脱磷阳极 反应 线 与 脱硫 阴极 反应 线将 交 叉 点 点 附近 分 成 个 区域 。 区 为〔 〕 、 〔 〕 的稳 定区 ， 不 能脱 磷脱硫 区只 能脱硫 但 不 能脱磷 区 只能脱磷 却不能脱硫 只 有 区 ， 才 能 同时 脱磷脱硫 。 因此 ， 对 于 氧化法预 处理 同时脱磷脱硫 ， 存 在 着最佳氧位 一 电位区域 区 尸。 一 一 一 “ 。 只 ’ “ 一。 一 。 日 ， 一 。 一 ￡ 一 〔 〕 ￡ 、 二一 。 ￡〔 〕 一 。 这里 ， 应 该认 识 到 虽然 在 区能 同时脱 磷脱硫 ， 但 是 要 体系氧位 一 电位 同时 达 到 该 区 是 很 困难 的 。 也就是 说 ， 仅 靠 区 的 反 应是 难 以达 到 良好的脱磷脱硫效 率的 。 作者认 为 只 要 保持渣 中一定的 浓 度 〔 、 和 体系 尸 。 、 ， 就可 通 过提高铁 水氧 位 ， 到达 点 附近 ， 只口可 通 过改 变熔池 局 部氧位与 电位 这 里称之 为熔池 氧位 与 电位的 再分

布)，创造最佳ε一P。2条件来达到同时脱磷脱硫，其实质是“同时不同位”。例如，创造铁 水的某些部位氧位与电位达到e区(cm>e(Po43-)/(P)可进行脱磷阳极反应；创造某些部位 达到d区(em<erS)/(S&-)可进行脱硫阴极反应；当然f区(E(Po43-)/P)<em二e(S/(s2-) 就更能实现这种同时脱磷脱硫反应了。可以推知，创造这种局部氧位、电位差异越大，氧位 高、电位高的部位就越容易进行脱磷阳极反应，反之，氧位低、电位低的部位就越容易进行 脱硫阴极反应。 怎样实现这种熔池氧位与电位的再分布，作者认为，采用喷射治金方法，实现铁水罐喷 吹脱磷脱硫工艺比较适宜。竹内秀次等：8)在100t铁水罐上用周体电解质定氧探头测定的喷 吹CO系熔剂对铁水同时脱磷脱硫时的熔池氧位分布，表明了这种喷吹处理的脱磷脱硫实 质：在喷枪附近氧位比较高(Po2=10-?~10-3P)进行着氧化脱磷反应；在铁水罐壁和顶 渣-铁水界面处，氧位比较低(Po:=10~1oP),进行着还原脱硫反应。这样即实现了熔池 的氧位再分布。 同时，结合图8可以看出，在喷枪附近，由于上浮的渣粒中a(FcO)高，因而a(Fc2+)大， 电位较高，进行着氧化脱磷反应；铁水罐壁和顶渣一铁水界面处则电位较低，进行着还原 脱硫反应。因此，从喷枪附近到铁水罐壁，从底部到顶渣，电位由高逐渐降低，从而亦实现 了熔池的电位再分布。 5 所以，采用喷吹工艺进行CO系熔剂的铁水预处理同时脱磷脱硫，能有效地进行熔池氧 位与电位的再分布，有利于创造良好的氧位一电位条件，达到最佳同时脱磷脱硫效果。 3结 论 (1)实行氧化法预处理同时脱磷脱硫必须提高铁水氧位。热力学分析得到同时脱磷脱疏 的最佳氧位为：Po2=10-7·88Pa(10-12·88atm)。 (2)电化学分析表明：对于同时脱磷脱硫，存在着最佳氧位一电位区域：PO2≥ 10-458Pa(10-。·59atm),-2.35959-0,1289 logPo2(inPa)≤e≤-0,48V。采用喷射治 金工艺，实现铁水熔池氧位和电位的再分布，创造最佳ε一PO2条件，可达到在铁水罐内的 不同部位分别进行脱磷脱硫反应。 (3)利用ZrO2·MgO固体电解质定氧探头测定了实验室1kg级铁水喷吹CaO系熔剂同时 脱磷脱碗处理过程中反应初始和终了的铁水氧位。测定的初始氧位范围为P。2=10-8·5~ 10-·7sPa(10-1348~10~147aatm),比按C10、Si/0平衡反应计算的氧位高1~3个数量 4 级，测定的终了氧位范围为Po2=10-7~10~Pa(10-12~10-1*atm),比初始氧位提高1~3 个数量级，与热力学分析得出的最佳氧位值(10-7·8$Pa)吻合良好。结果表明，铁水终了氧 位升高，脱磷率增加、终了磷含量下降，脱硫率则稍有降低、终了硫含量稍微升高。 参考文献 1杨世山。全面铁水预处理工艺和深度脱磷的研究，北京钢铁学院硕上学位论文， 1987.5. 2沈甦，董一诚。第五届全国炼钢学术会议论文集（下册），重庆：中国金属学会 炼钢学会，1988,4：17-一26 ·429·

布 ， 创造 最佳 。 一 条 件来达到同时脱磷脱硫 ， 其实质是 “ 同时不同位 ” 。 例如 ， 创造铁 水的 某些部位氧位与 电位达到 区 君二 。 “ 一 〔 〕 可进行脱磷阳极 反应 创造某些部位 达到 区 。 。 〔 〕 卜 可进行脱硫 阴极 反应 当 然 区 。 ‘ 一 〔 〕 。 。 ‘ 止“ 〔 〕八 一 就更能实现这种 同时脱磷脱硫 反应 了 。 可 以推 知 ， 创造 这种局部氧位 、 电位差异越 大 ， 氧位 高 、 电位 高的 部位就越 容易进 行脱磷阳极 反应 ， 反之 ， 氧位低 、 电位低的部位 就越 容易进行 脱硫 阴极 反应 。 怎 样实 现这种熔池氧位 与 电位 的再分布 ， 作者 认为 ， 采用喷射冶 金方法 ， 实 现铁 水罐 喷 吹脱磷脱硫工 艺 比较适宜 。 竹内秀次等 〔 ’ 在 铁 水罐上 用 固体电解质定氧探头 测 定的 喷 吹 系熔剂对铁 水 同时 脱磷脱硫 时的 熔池 氧位分 布 ， 表 明 了这种 喷吹 处理 的 脱 磷 脱 硫 实 质 在 喷枪附近 氧位 比较 高 尸。 二 一 一 一 ” 进行着氧化 脱磷 反应 在铁 水罐 壁和 顶 渣 一 铁水界 面处 ， 氧位 比较 低 二 一 ‘ 。 ， 进行着还原脱硫 反应 。 这 样即 实 现了熔池 的氧位再分布 。 同时 ， 结 合 图 可 以看 出 ， 在喷枪附近 ， 由于上浮的渣粒 中 。 。 高 ， 因而 “ 大 ， 电位较 高 ， 进 行着氧化脱磷反应 铁 水罐壁和顶渣 － 铁 水界面处则 电位较低 ， 进 行着还原 脱硫 反应 。 因此 ， 从喷枪附近到铁 水罐壁 ， 从底部到顶渣 ， 电位 由高逐渐降低 ， 从而 亦 实现 了熔池 的 电位 再分 布 。 所以 ， 采 用喷吹工艺进 行 系熔剂 的铁 水预处理 同时脱磷脱硫 ， 能有效地进 行熔池 氧 位与电位的 再分 布 ， 有利于 创造 良好的 氧位 － 电位条 件 ， 达 到最佳 同时 脱磷脱硫效 果 。 结 论 实 行 氧化法 预处理 同时 脱磷脱硫必须提 高铁水氧位 。 热 力学分析得到 同时脱磷脱硫 的 最佳氧位为 二 一 ” 吕 一 ’ “ ‘ 吕 “ 。 电化 学分析表 明 对 于 同时 脱磷脱硫 ， 存 在 着 最 佳 氧 位 － 电 位 区域 一 ‘ ’ “ “ 一 。 ” ” ， 一 一 百。 锐 一 。 。 采 用 喷 射冶 金工 艺 ， 实 现铁水熔池氧位和 电位的 再分布 ， 创造最佳 。 一 尸 条件 ， 可达到在铁 水 罐 内的 不同部位分别进 行脱 磷脱硫 反应 。 利 用 · 固 体 电解质定氧探头测定了 实验室 级铁水喷吹 系熔 剂 同时 脱磷脱硫 处理 过程 中反应初始和 终了的 铁水氧位 。 测定的初始氧位范围 为 一 ‘ ’ ‘ 一 一 “ · 一 ‘ 一 一 “ “ ， 比按 、 平衡反应 计算的氧位高 一 个 数量 级 测定的 终了氧位范 围为 二 一 一 一 “ 一 ’ 一 一 “ ， 比初始氧位提高 一 个数量级 ， 与热 力学分析得 出的最佳氧位值 一 “ 吻 合 良好 。 结果 表 明 ， 铁 水 终 了氧 位 升高 ， 脱磷率增加 、 终了磷含量下降 ， 脱硫 率则稍有降低 、 终了硫 含量稍微 升高 。 参 考 文 献 杨世 山 全面铁 水预处理 工 艺和深 度脱 磷的 研究 ， 北京钢铁 学院 硕 士 学 位 论 文 ， 。 。 沈 延 ， 董一诚 第五届全国炼钢学术 会议 论文 集 下册 ， 重庆 中国金属 学 会 炼钢学 会 ， 一

3沈甦，杨世山，雀一诚。钢铁，1988；23(12)：7-12 4杨世山，董一诚，沈甦。第五届全国炼钢学术会议论文集（下册)，重伏：中因金 属学会炼钢学会，1988.1：45一51 5杨世山，莹一i诚，沈甦。钢铁，1990；25(6或7)：（待发表) 6竹内秀次，ctal.铁钢，198369(15)：1771-1778 7德山出则。铁七钢，1983；69(15)：1699-1713 高温合金盘材在接近使用条件下的力学 性能及提出改善性能方向的研究 我国高温合金自1956年以来迅速发展，现已自成体系。然而，高温合金在接近使用条件 下的力学性能研究，特别是对盘材进行系统的研究以及以此为基础提出对盘材改进的意见，在 当时国内还没有系统开展过。1983年北京科技大学负责并与有关单位共同协作，接受了国家 科委基础研究和新技术局委托由治金部军工办下达的“六、五”重点国家科技攻关项目来研 究高温合金盘材在接近使用条件下的力学性能，提出改善性能方向的应用理论课题，取得了 显著成果。1988年由治金工业部组织鉴定，其主要成果经专家确认为： (1)课题组在G年来密切结合国情，大力协同，努力工作，建立了接近使用条件下高温 力学性能研究较先进的实验室，并且针对我国正在和即将使用的10种高温合金和2种耐热合 金进行了大量的试验，细致的分析和深入的理论研究工作，高质量地完成了因家科委委托治 金部下达的“六、五”攻关重点应用理论课题任务。 (2)首次对我国的盘材在接近使用条件下的力学性能作了系统的研究，并有所创新和突 破，发展了新理论，在国内外首次提出和发表了微观和宏观相结合的高温蠕变/疲劳交互作 用断裂特征图，达到了国际先进水平。 (3)理论联系实际，应用“特征图”来评价盘材，提：了我因祸轮盘材料“高温强恸 化”发展万向的意见，并且对盘材缺口敏感性有了新的认识，促进了WP-8机用电炉加电迹 GH36大祸轮盘的试车：、投产和使用，从力学治金的角度进·步明确了歼击机用GH33A、 GH698和新机用GH169合金加镁微合金化，品粒度控制和减少夹杂物的途径；肯定了GH136 熔铸盘的使用性能以及解决性能方向性和减少夹杂物的改进途德。 (4)该课题的研究成果为高温合金新材料的研制，材质的改进，合理的设计，延导和安 全使用提供了材料力学为的理论基础，为企闲尚温个金航空材料下册的6个介金提供了 火t的数据，共有城浩的社会效益。在V'8机川电炉加电渣(G36人洲轮胜的投产和使川 以及州'轮机人祸轮盘的系列化生产：过程起到了广促进作川，取得了明显的经济效益。 ·30·

沈 邀 ， 杨 世 山 ， 靛一 成 钢 铁 ， 一 杨世 山 ， 董一 诚 ， 沈 延 第五届 全 国炼 钢 学术 会议 论文 集 下册 ， 重 庆 中 国 金 属 学 会炼钢 学 会 ， 通 一 杨世 山 ， 董一 诚 ， 沈 姓 钢 铁 ， 或 待发 表 竹内秀次 ， 铁 七 钢 ， 一 德 田 凸 则 铁 己 钢 ， 一 高温合金盘材在接近使用 条件下 的 力学 性能及提出改善性能方向的研究 我 国 高温 合金 自 年 以来迅 速 发展 ， 现 已 自成体系 。 然而 ， 商温合 金在接近 使 用条 件 下的 力学性 能研究 ， 特别是对盘 材进行 系统 的研究 以及 以此为基础 提 出对盘 材改进的 意见 ， 在 当时 国 内还没 有系统开 展 过 。 年北 京 科 技 大 学 负责并 与 有关单 位共 同协 作 ， 接 受 了 国家 科委基础 研究 和新技 术 局委托 由冶 金 部军 工办 下达 的 “ 六 、 五 ” 重 点 国家科技 攻关项 目来研 究 高温合 金盘 材在接近 使 用条件下的 力学 性能 ， 提 出改 善性 能 方 向的应 用理 论 课题 ， 取得 了 显著成果 。 年 由冶 金工 业 部组织 鉴定 ， 其 主要 成果经 专家确认 为 课 题 组 在 年 来 密 切结 合 国情 ， 大力 协 同 ， 努 力工 作 ， 建 立 了接近 使 用条件 下高温 力学性能研究较 先进 的 实验 室 ， 少卜且针 对 我 国正 在和即将 使用的 种 高温合 金和 种耐 热合 金进 行 了大 量的试验 ， 细 致的 分析 和深 人 的理 论 研究工 作 ， 佰质 量地 完成 了国家科委委托冶 金 部下达 的 “ 六 、 五 ” 攻 关重 点应 用理 论课题 任 务 。 一 首次 对 我 国的盘 材在接近 使 用条 件下的 力学性能作 系统的 研究 ， 并 有所创新 和突 破 ， 发 展 了新理 论 ， 在 国 内外首 次提 出和 发表 了微 观和宏 观相结合 的 高温蠕变 疲 劳 交 互 作 用断裂 特 征 图 ， 达到 了国际先进 水 ， 。 理 论联 系实际 ， 应 用 “ 特征 图 ” 来评 价盘材 ， 提 出 厂我 囚 涡轮盘 材 料 “ ‘佰温 强 化 ” 发 展 方 向的意见 ， 并且 对盘 材缺 一 敏 感性 有 新的 认 识 ， 促进 了 一 机 用电炉加 电渣 大 涡 轮 盘的 试车 、 投产 和 使 用 ， 从 力学 冶 金的 角 度进 一 步明 确 了歼 击 机 用 、 和新机 用 理 合 金加镁 微合 金化 ， 晶粒 度控制 和减少 夹杂 物 的 途径 肯 定 了 熔铸盘 的 使用性能以 及解 决性能方 向性 和 减少 夹 杂物的 改进 途往 。 该课题的 研究 成果 为高温 合 金新 材料 的 研 制 ， 材质的改 进 ， 合 理 的设 计 ， 延 寿和安 全使 用提 供 了材料 力 ‘ 、 川 户为的理 论 垅础 ， 为全 闷高温合 金航 空材料手 册 ‘ ，的 个合 金 提 供 了 大 敬的 数据 ， 终有显著的 社 会效 益 。 在 ’ 一 机 川 电炉加电浓 大 涡轮盘 的 投产 和 使川 以 及烟 产 〔轮 机 大 涡轮 盘 的 系歹】 七’ 毛一‘ 过 程 ， ，起 至 ’ 促 止 乍川 ， 仅得 ’ 梦】显的经 济效 益