D0I:10.13374/i.issn1001053x.2002.06.006 第24卷第6期 北京科技大学学报 Vol.24 No.6 2002年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2002 镁和钙基复合脱硫剂的实验研究与应用 黄青松张建良黄冬华 北京科技大学治金学院，北京100083 摘要在真空感应炉中对Mg,C基合金进行系列脱硫实验，对试样进行化学成分分析，对 夹杂物进行金相分析和电镜观察.并对5种不同的合金处理的钢样采集必要的数据进行对比. 结果表明，含镁钙铁合金都具有较高脱硫率，夹杂物指数以SiCaBaMg处理效果较佳.Mg,Ca基 合金同时具有使夹杂物变性的功能，从而改善夹杂物在钢基体中的形貌和分布 关键词Mg,Ca基合金；脱氧；合金脱硫 分类号T℉704.7 近年来，对钢深脱硫工艺和脱硫剂的研究 2Al+3/202a=Al,0附 (2) 日益增多，相继开发了多种复合脱硫剂用于钢 △G月=-1687200+326.81T,J/mol, 液脱硫，其中尤以碱土金属Ca,Ba,Mg的复合 △G分s3K=-1075084J/mol; 脱硫剂研究最为活跃 A12030+Ca=Ca0AlO3 (3) Ca,Ba,Mg与[O],[S]有极强的亲和力，具有 △G8--18000+18.83T,J/mol, 极强的脱氧、脱硫能力2-当Ca,Ba,Mg的分压 △G1k=17269J/mol; 维持合适时，硫和氧的含量可达极低数值，其中 4 CaO+3S +2Al=CaO-Al:Ox+3CaS)(4) Ca是最有效的碱土元素.Ca,Ba,Mg元素与Si, △G8=-1136952+178.48T,J/mol, AI结合力较大，且高温下互溶，因此在合金中 △G13x=-802659J/mol. 加人Si和Al可以大幅度提高Ca,Ba,Mg在钢 1873K时反应(2)，(4)的吉布斯自由焓的负 中的溶解度，使它们各自的脱氧、脱硫能力得到 值非常大，这表明在钢水温度下A1的脱氧反应 提高. 热力学条件是非常有利的.脱氧、脱硫的最终产 物为硫化钙和铝酸盐. 1合金的设计 1.2合金中Ba的选择 1.1合金中Si与Al的选择 为提高Ca,Mg的脱氧、脱硫能力和对夹杂 镁、钙铁合金中加入Si,Si在含镁铁合金脱 物变性处理的作用，在合金中加入Ba,其目的 硫时起脱氧作用 为：(I)Ba为重金属，使合金的密度增大，减缓了 2Ca0+S+1/2[Si=1/2(2Ca0-Si0-)e+CaSw(1) 合金在钢液中的上浮倾向，延长了含Ca,Mg,Ba △G9=-323534+37.795T,J/mol. 合金在钢液内反应的时间并且减少了合金在钢 1873K时，△G9=-252743J/mol.由热力学 液表面的烧损；(2)在含Ca,Mg的合金中加入 计算数据来看，反应(1)在钢水处理温度下可以 Ba,合金中Ca,Mg的含量可以降低，从而降低 自发进行，生成热力学稳定性高的2CaO·SiO2, 生产成本；(3)Ba的沸点高，在炼钢温度下不易 Si成为脱氧剂. 挥发，Mg,Ca,Ba在高温下互溶，明显减少Mg, AI可降低Mg的蒸气压，又能提高Mg在钢 Ca的氧化和蒸发，减轻合金处理钢液时的反应 液中的溶解速度.同时，初期溶解的A1可进行 激烈程度，Ba和Ca可以形成连续固溶体；(4)Ba 脱氧，促使第二期反应的提前进行.可能存在的 也是非常强的脱氧、脱硫和夹杂物变性剂，可以 反应为： 增强合金的脱氧、脱硫和使夹杂物变性的能力， 1.3合金成分 收稿日期200201-10 黄青松男，29岁，硕士 选择5种合金进行实验，其成分见表1第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 镁和钙基复合脱硫剂 的实验研究与应用 黄青松 张建 良 黄冬华 北京科技大学冶金学院 ， 北京 摘 要 在真空 感应炉 中对 ， 基合金进行系列脱硫实验 ， 对试样进行化学成分分析 ， 对 夹杂物进行金相分析和 电镜观察 并对 种不 同的合金处理的钢样采集必要 的数据进行对 比 结果表明 ， 含镁钙铁合金都具有较高脱硫率 ， 夹杂物指数 以 处理效果较佳 ， 基 合金 同时具有使夹杂物变性的功 能 ， 从而改善夹杂物在钢基体中的形貌 和分布 关键词 ， 基合金 脱氧 合金脱硫 分类 号 近年来 ， 对钢 深脱硫 工艺 和 脱硫剂 的研究 日益增多 ， 相继 开发 了多种复合脱硫剂用 于 钢 液脱硫 ， 其 中尤 以碱土金属 ， ， 的复合 脱硫剂 研究最为活跃叭 ， ， 与 」 ， 有极强 的亲和力 ， 具有 极强 的脱氧 、 脱硫 能力 「川 当 ， ， 的分压 维持合适 时 ， 硫和 氧 的含量可达极低数值 ， 其 中 是最有效 的碱土 元素 ， ， 元素与 ， 结合力较大 ， 且高温下互溶 ， 因此在合金 中 加人 和 可 以 大 幅度提高 ， ， 在钢 中的溶解度 ， 使它们各 自的脱氧 、 脱硫能力得到 提高 合金的设计 合金 中 与 的选择 镁 、 钙铁合金 中加入 ， 在含镁铁合金脱 硫 时起脱氧作用 · △ 护 一 ， ， 八 时 ， △ 宁 一 由热力 学 计算数据来看 ， 反 应 在钢水处理温度下 可 以 自发进行 ， 生 成热力学稳定性 高的 ， 成为脱 氧 剂 可 降低 的蒸气压 ， 又 能提高 在 钢 液 中的溶解速度 同时 ， 初期溶解 的 可进行 脱氧 ， 促使第二期反应 的提前进行 可 能存在 的 反 应 为 收 稿 日期 刁 一 黄青松 男 ， 岁 ， 硕士 。 ， 贾 一 ， ， 伏 ， 户一 。 〕“ · ， 宇 一 ， ， △峨 ， 二 八 · △ 一 ， ， △磷 一 时反应 ， 的吉布斯 自由烩 的负 值非 常大 ， 这表 明在钢水温度下 的脱氧反 应 热力 学条件是非常有利 的 脱氧 、 脱硫 的最终产 物 为硫化钙 和 铝 酸盐 合金 中 的选择 为提高 ， 的脱氧 、 脱硫能力 和 对夹杂 物变性处理 的作用 ， 在 合金 中加入 ， 其 目的 为 为重金属 ， 使合金 的密度增 大 ， 减缓 了 合金在钢液 中的上 浮倾 向 ， 延 长 了含 ， ， 合金在钢液 内反应 的时间并且减少 了合金在钢 液表面 的烧损 在含 ， 的合金 中加人 ， 合金 中 ， 的含量 可 以 降低 ， 从而 降低 生 产成本 的沸点高 ， 在炼钢 温度下 不 易 挥发 ， ， ， 在高温下互溶 ， 明显 减少 ， 的氧化和蒸发 ， 减轻合金处理钢 液 时 的反应 激烈程度 ， 和 可 以形成连续 固溶体 也是非常强 的脱氧 、 脱硫和夹杂物 变性剂 ， 可 以 增 强合金 的脱氧 、 脱硫和 使夹杂物变性 的能力 合金成分 选择 种合金进行实验 ， 其成分见表 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．06．006