·490· 工程科学学报，第38卷，第4期 80g b 75.9 70 686 60 % 36.7 图7用于钢液脱砷的不同Ca系合金.(a)Ca一Al线：(b)Si- Ca-Ba合金 1一精炼渣+Ca一Al线：2一改进渣+Ca-Al线：3一精炼渣+Si- Fig.7 Different Ca alloys for dearsenization of molten steel:(a)Ca-Al Ca-Ba合金：4一改进渣+SiCa-Ba合金 wire:(b)Si-Ca-Ba alloy 图6渣成分对脱砷率的影响 Fig.6 Effect of slag composition on the dearsenization rate 内（对应炉次为7和17）和CaC,在中、低砷含量范围内 (对应炉次为12和16)的脱砷效果进行综合比较分 颗粒的尺寸与Ca-Al线相比较小，其融化分解速率高 析，其结果如图8所示. 于Ca一Al线，在相同温度反应熔池内，其相变时间低于 从图8可以看出，在Ca系合金加入量、实验温度 Ca-Al线，并且融化分解后产生的Ca气泡到达钢液面 等相同的前提条件下，不同初始砷含量加入不同Ca系 临界深度也低于Ca一Al线.因此，SiCa-Ba合金融化 合金后，所表现的脱砷效果也不相同，Si-Ca-Ba合金 分解产生的Ca气泡停留时间高于Ca一Al线，挥发损失 综合脱砷效果最佳.不同初始砷含量对其脱砷效果影 的Ca量与Ca-Al线相比也较小.另一方面，如2.2节 响不大，即使在砷含量较低情况下，依然可以保证较高 的分析，SiCa-Ba合金融化分解后产生的Ba与Ca完 脱砷率.纯Ca线和Ca-Al线综合脱砷能力相对次之， 全互溶，提高了钢液中Ca的溶解度.即使在缺少覆盖 CaCz脱砷效果最差.这主要由于SiCa-Ba合金分解 渣层的条件下其钢液中溶解Ca含量要高于Ca一Al线 后产生还原性溶解[Ca]和Ba],且Si-Ca-Ba合金的 脱砷钢液中溶解Ca含量.从热力学角度，与采用Ca- Ca和Ba含量比例适中，Ba可以降低Ca的蒸气压，增 A1线脱砷相比，其钢液中有更多的[Ca可以更进一步 加Ca在钢液中的溶解度，其综合还原性比Ca一Al线和 与钢液中[As]反应.因此在更换渣系条件下Si-Ca一 纯Ca线分解后产生的溶解[Ca]效果要好，因此初始 Ba合金脱砷效果的稳定性要优于Ca-Al线. As含量不同时，Si一Ca一Ba合金依然可以保证较高的 2.4不同初始砷含量条件下不同C系合金脱砷效 脱砷率.采用CaC,脱砷效果较低的原因是CaC,颗粒 果的比较分析 熔点较高，在钢液中主要呈固态，在不添加CF,的实 根据表4中实验方案，在相同温度下，Ca系合金 验条件下，CaC,颗粒分解为Ca蒸气和溶解态C速率 加入量为15%，在不同初始砷含量时，对不同Ca系合 较慢回，且脱砷过程中还会在CaC,颗粒表面形成一层 金的脱砷效果进行了实验研究.分别对Ca一Al线和 CaS与CaAs2,随着反应的进行CaS层和CaAs2层逐 SiCa-Ba合金在高、中和低砷含量范围内（对应炉次 渐加厚.这一方面减少脱砷反应的有效界面面积，另 为1、4、10、11、15和18)，纯Ca线在高、低砷含量范围 一方面也减少[As]向CaC,颗粒表面内部扩散趋势，因 □1A=0.084W0.097% 1A==0.041k-0.0479% □1A=-0.041%-0.047% 80.9 82.2 1A==0015%-0.020% 76.4 80 □1A=0.015%-0.020% A=084-0.)7 724 62.2 62.3 60 548 50 489 50 46.4 40 30 30 20 10 10 精炼清+15%Ca-A线 精炼清+15%Si-C-B合金 精炼渣+15%CC 精炼清+15%纯C线 图8初始砷含量对脱砷率的影响 Fig.8 Effect of initial arsenic content on the dearsenization rate工程科学学报，第 38 卷，第 4 期 1—精炼渣 + Ca--Al 线; 2—改进渣 + Ca--Al 线; 3—精炼渣 + Si-- Ca--Ba 合金; 4—改进渣 + Si--Ca--Ba 合金 图 6 渣成分对脱砷率的影响 Fig． 6 Effect of slag composition on the dearsenization rate 颗粒的尺寸与 Ca--Al 线相比较小，其融化分解速率高 于 Ca--Al 线，在相同温度反应熔池内，其相变时间低于 Ca--Al 线，并且融化分解后产生的 Ca 气泡到达钢液面 临界深度也低于 Ca--Al 线． 因此，Si--Ca--Ba 合金融化 分解产生的 Ca 气泡停留时间高于 Ca--Al 线，挥发损失 的 Ca 量与 Ca--Al 线相比也较小． 另一方面，如 2. 2 节 的分析，Si--Ca--Ba 合金融化分解后产生的 Ba 与 Ca 完 全互溶，提高了钢液中 Ca 的溶解度． 即使在缺少覆盖 渣层的条件下其钢液中溶解 Ca 含量要高于 Ca--Al 线 脱砷钢液中溶解 Ca 含量． 从热力学角度，与采用 Ca-- Al 线脱砷相比，其钢液中有更多的［Ca］可以更进一步 与钢液中［As］反应． 因此在更换渣系条件下 Si--Ca-- Ba 合金脱砷效果的稳定性要优于 Ca--Al 线． 图 8 初始砷含量对脱砷率的影响 Fig． 8 Effect of initial arsenic content on the dearsenization rate 2. 4 不同初始砷含量条件下不同 Ca 系合金脱砷效 果的比较分析 根据表 4 中实验方案，在相同温度下，Ca 系合金 加入量为 15% ，在不同初始砷含量时，对不同 Ca 系合 金的脱砷效果进行了实验研究． 分别对 Ca--Al 线和 Si--Ca--Ba 合金在高、中和低砷含量范围内( 对应炉次 为 1、4、10、11、15 和 18) ，纯 Ca 线在高、低砷含量范围 图 7 用于钢液脱砷的不同 Ca 系合金 . ( a) Ca--Al 线; ( b) Si-- Ca--Ba 合金 Fig． 7 Different Ca alloys for dearsenization of molten steel: ( a) Ca--Al wire; ( b) Si--Ca--Ba alloy 内( 对应炉次为 7 和 17) 和 CaC2在中、低砷含量范围内 ( 对应炉次为 12 和 16) 的脱砷效果进行综合比较分 析，其结果如图 8 所示． 从图 8 可以看出，在 Ca 系合金加入量、实验温度 等相同的前提条件下，不同初始砷含量加入不同 Ca 系 合金后，所表现的脱砷效果也不相同，Si--Ca--Ba 合金 综合脱砷效果最佳． 不同初始砷含量对其脱砷效果影 响不大，即使在砷含量较低情况下，依然可以保证较高 脱砷率． 纯 Ca 线和 Ca--Al 线综合脱砷能力相对次之， CaC2脱砷效果最差． 这主要由于 Si--Ca--Ba 合金分解 后产生还原性溶解［Ca］和［Ba］，且 Si--Ca--Ba 合金的 Ca 和 Ba 含量比例适中，Ba 可以降低 Ca 的蒸气压，增 加 Ca 在钢液中的溶解度，其综合还原性比 Ca--Al 线和 纯 Ca 线分解后产生的溶解［Ca］效果要好，因此初始 As 含量不同时，Si--Ca--Ba 合金依然可以保证较高的 脱砷率． 采用 CaC2脱砷效果较低的原因是 CaC2颗粒 熔点较高，在钢液中主要呈固态，在不添加 CaF2 的实 验条件下，CaC2颗粒分解为 Ca 蒸气和溶解态 C 速率 较慢［5］，且脱砷过程中还会在 CaC2颗粒表面形成一层 CaS 与 Ca3As2，随着反应的进行 CaS 层和 Ca3As2层逐 渐加厚． 这一方面减少脱砷反应的有效界面面积，另 一方面也减少［As］向 CaC2颗粒表面内部扩散趋势，因 · 094 ·