。726 北京科技大学学报 2006年第8期 2130℃[列含量减少了；而且Ba0能与精炼渣中 子转移5.根据熔渣离子结构理论，炉渣熔化 的S02成分生成低熔点相2Ba0Si02(熔点1760 后，渣中离子活动性较大，各离子能自由移动，静 ℃[1，因此整个渣系的熔点降低了. 电势数值接近的离子容易结成离子对，Ba离子 (2)B203对精炼渣熔点的影响.由图2可 的静电势与SiO的静电势非常接近（见表1）， 知，Bz03替代等量的CF2,对精炼渣的熔点有一 因此容易和SiO4形成离子对，就阻止了Ca2+和 定的降低但影响不大，其助熔效果与CF2相近. SO结合生成其他高熔点固态质点，从而降低 因此B203可以作为助熔剂加入取代CF2,这有 了熔渣的粘度 利于减轻含氟渣对炉衬的腐蚀提高LF炉的使用 表1离子的静电势和离子半径 寿命，同时减少了含氟气体的排放，对环境保护有 Table 1 Ionic radius and electrostatic potential data 着重要的意义. 离子 离子半径/nm 静电势，1 1400 Ba2+ 0143 1.40 1350 Ca+ 0106 189 1300 Sio 0279 1.44 袋1250 注：静电势1是离子电荷数与离子半径的比值 1200 (2)B203对精炼渣粘度的影响.由图4可 1150 见，B203替代等量的CF2对精炼渣粘度影响不 1100% 2 4 6 8 10 B,0,的质量分数% 大，三条曲线间距较密，但粘度有一定减小.B203 是酸性氧化物，它的加入对精炼渣的碱度有一定 图2B,0,含量对Ca0基精炼渣熔点的影响 的降低，从而引起粘度的降低 Fig.2 Effect of BO3 on the melting point of Cao-based fluxes +-11.2%B,0,10%CaF, 2.2BaO,B2O3对精炼渣粘度的影响 一16.2%B20,5%CaF2 -21.2%B,03,0%CaF2 (1)Ba0对精炼渣粘度的影响.用Ba0代替 Ca0含量分别为10%.20%和30%的渣系做粘度 渣中其他成分： Ca046%.Si0211.2%, 实验，结果见图3 Al,0311.6%.Ba010% 12F -47.8%Ca0,10%Ba0 +-37.8%Ca0,20%Ba0 10 27.8%Ca0,30%Ba0 渣中其他成分： 8 CaFz10%,Si0220.6% 01i00115012001250130013501400 是 Al20311.6% T1℃ 6 4 图4B,03含量对Ca0基精炼渣粘度的影响 Fig 4 Effect of B,O:on the viscosity of CaO-based fluxes 23BaO,B2O3对精炼渣脱硫性能的影响 1260 1300 1340 1380 1420 7℃ (1)BaO含量对精炼渣脱硫能力的影响.在 碱度R=25时用Ba0替代等量的Ca0进行脱 图3BaO含量对CaO基精炼渣粘度的影响 硫实验，得到Ba0含量与脱硫率s之间的曲线 Fig.3 Effect of BaO on the viscosity of CaO-based fluxes 关系见图5. 由粘度曲线图可以看出，BaO替代等量的 由图可以看出，Ba0的加入可以增强精炼渣 Ca0后降低了渣系的粘度，当替代量为30%时效 的脱硫能力.当Ba0的加入量大于15%时，脱硫 果尤为明显，精炼渣在1320~1410℃较大温差 率大于90%，取得了良好的脱硫效果：当加入量 范围内粘度均小于1Pa°s,使渣系具有了良好的 为25%时，脱硫率达到最高为96.6%：之后精炼 流动性，有效改善了渣钢反应的动力学条件. 渣的脱疏能力不再增强而是呈下降趋势.原因是 BaO替代等量的CaO能降低渣系的粘度是因为 BaO碱性比CaO强，相同物质的量的BaO比CaO Ba2+的静电势比Ca2+小，对02-的极化力比 具有更强的脱硫能力？，因此随着w(BaO)的增 Ca2+弱，02较易脱离Ba2+的束缚，向硅氧络离 加，精炼渣的脱硫能力增强.但Ba0的相对分子2 130 ℃) [ 3] 含量减少了;而且 BaO 能与精炼渣中 的SiO2 成分生成低熔点相 2BaO·SiO2( 熔点1 760 ℃) [ 4] , 因此整个渣系的熔点降低了. ( 2) B2O3 对精炼渣熔点的影响 .由图 2 可 知, B2O3 替代等量的 CaF2, 对精炼渣的熔点有一 定的降低但影响不大, 其助熔效果与 CaF2 相近. 因此 B2O3 可以作为助熔剂加入取代 CaF2, 这有 利于减轻含氟渣对炉衬的腐蚀提高 LF 炉的使用 寿命, 同时减少了含氟气体的排放, 对环境保护有 着重要的意义. 图 2 B2O3 含量对 CaO基精炼渣熔点的影响 Fig.2 Effect of B2O3 on the melting point of CaO-based fluxes 2.2 BaO, B2O3 对精炼渣粘度的影响 ( 1) BaO 对精炼渣粘度的影响.用 BaO 代替 CaO 含量分别为 10 %, 20 %和 30 %的渣系做粘度 实验, 结果见图 3 . 图 3 BaO 含量对CaO基精炼渣粘度的影响 Fig.3 Effect of BaO on the viscosity of CaO-based fluxes 由粘度曲线图可以看出, BaO 替代等量的 CaO 后降低了渣系的粘度, 当替代量为 30 %时效 果尤为明显, 精炼渣在 1 320 ～ 1 410 ℃较大温差 范围内粘度均小于 1 Pa·s, 使渣系具有了良好的 流动性, 有效改善了渣钢反应的动力学条件. BaO 替代等量的 CaO 能降低渣系的粘度是因为 Ba 2 +的静电势比 Ca 2+ 小, 对 O 2 -的极化力比 Ca 2+弱, O 2-较易脱离 Ba 2 +的束缚, 向硅氧络离 子转移[ 5 6] .根据熔渣离子结构理论, 炉渣熔化 后, 渣中离子活动性较大, 各离子能自由移动, 静 电势数值接近的离子容易结成离子对, Ba 2+离子 的静电势与 SiO 4 - 4 的静电势非常接近( 见表 1) , 因此容易和 SiO 4 - 4 形成离子对, 就阻止了 Ca 2 +和 SiO 4 - 4 结合生成其他高熔点固态质点, 从而降低 了熔渣的粘度 . 表 1 离子的静电势和离子半径 Table 1 Ionic radius and electrostatic potential data 离子 离子半径/nm 静电势, I Ba 2+ 0.143 1.40 Ca 2 + 0.106 1.89 SiO 4- 4 0.279 1.44 注:静电势 I 是离子电荷数与离子半径的比值. ( 2) B2O3 对精炼渣粘度的影响 .由图 4 可 见, B2O3 替代等量的 CaF2 对精炼渣粘度影响不 大, 三条曲线间距较密, 但粘度有一定减小.B2O3 是酸性氧化物, 它的加入对精炼渣的碱度有一定 的降低, 从而引起粘度的降低 . 图 4 B2O3 含量对 CaO 基精炼渣粘度的影响 Fig.4 Effect of B2O3 on the viscosity of CaO-based fluxes 2.3 BaO, B2O3 对精炼渣脱硫性能的影响 ( 1) BaO 含量对精炼渣脱硫能力的影响.在 碱度 R =2.5 时用 BaO 替代等量的 CaO 进行脱 硫实验, 得到 BaO 含量与脱硫率 ηS 之间的曲线 关系见图 5 . 由图可以看出, BaO 的加入可以增强精炼渣 的脱硫能力.当 BaO 的加入量大于 15 %时, 脱硫 率大于 90 %, 取得了良好的脱硫效果;当加入量 为 25 %时, 脱硫率达到最高为 96.6 %;之后精炼 渣的脱硫能力不再增强而是呈下降趋势 .原因是 BaO 碱性比 CaO 强, 相同物质的量的 BaO 比 CaO 具有更强的脱硫能力[ 7] , 因此随着 w ( BaO) 的增 加, 精炼渣的脱硫能力增强.但 BaO 的相对分子 · 726 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 8 期