D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.03.031 第23卷第3期 北京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 朱 荣) 汪春雷) 李桂海》 王新华) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)新余钢铁公司，新余336501 摘要通过建立钢包浸溃罩喷粉脱硫反应的动力学模型，研究了初始硫、顶渣组成及渣量等 对喷粉脱疏的影响，结果说明模型计算的终点硫与试验值相近.模拟结果有助于试验方案的制 定及工业试验的准备. 关键词炼钢：脱硫；喷粉；动力学模型 分类号T℉704.3 目前，钢液脱硫的常用方法主要有2种：一 的（主要指转炉出钢）.本模型考虑初始顶渣物 是在带升温装置的钢包内，向钢液面撒脱硫剂， 性及渣量对喷粉脱硫的影响，对喷吹后的终点 通过渣钢界面传质脱硫；二是用载气将脱硫剂 硫进行预报. 喷入钢液，脱硫剂直接与钢液接触脱硫. 1.1模型假定 钢包撒人脱硫剂存在的主要问题是，渣钢 (1)假定渣金之间仅发生如下的脱硫反应： 界面传质速度慢，脱硫时间长，同时钢包需具备 [S]HO2-)=(S2-t[O] (1) 化渣升温条件.将脱硫剂喷入钢液存在的主要 (2)顶渣和钢液在处理过程中分别处于理想 问题是，喷吹过程中的强烈搅拌，使部分钢液翻 混合状态，熔渣不挥发也不溶于钢液，喷入的粉 腾而裸露于空气中，造成钢液易吸氮及二次氧 剂颗粒呈液态均匀弥散悬浮于钢液内部. 化；同时脱硫效果受钢包内初渣物性（氧化性） (3)钢包中熔渣总质量由两部分组成：一部 及渣量的影响较大.为解决喷粉过程钢液易吸 分为出钢时的携带渣M及加入的还原渣M,还 氨及二次氧化问题，已采用真空下喷吹脱硫剂 原渣组成除助熔剂外与脱硫剂组成一致；另一 (如RH-KB),但由于获得真空的设备投资及生 部分是由钢液中浮至表面的脱硫粉剂，后者由 产成本较高，不可能大规模用于普碳钢的生产， 平均喷粉速率g和喷吹时间t相乘，即 为能经济高效地将钢中硫降低到一定水 M.=M+M+gt (2) 平，同时使钢液在脱硫时不增氮，笔者曾提出了 (4)忽略由于硫的迁移而造成的质量和体积 钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫新工艺四，并得出了 的变化. 250kg感应炉模拟钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫工 (5)同时考虑钢液侧和粉剂颗粒侧（渣侧）传 艺的热态试验结果.本文以热态实验为基础， 质阻力，不考虑处理过程中粉剂颗粒的凝聚与 研究了初始硫、初渣FO、渣量等对浸渍罩喷粉 合并，并把钢液及熔渣的密度和粘度视作常数. 脱硫的动力学影响 (6)喷吹过程的钢液温度处理为： T=T,+(T券一T初)/2 (3) 1浸渍罩喷粉脱硫模型 ()喷粉其间的脱硫速度是短暂反应和持续 脱硫是顶渣持续反应与喷粉短暂反应共同 反应效果的叠加，即： 作用的结果，但在考虑顶渣持续反应时，往往忽 -dwis/di=v,+v (4) 略初始顶渣的存在或仅考虑上升的脱硫剂.而 式中分别为顶部熔渣和分散在金属中渣滴 在实际出钢过程中，钢包初始顶渣是难以除尽 的脱硫速度. (8)在进行喷粉脱硫前，钢液已充分脱氧，具 收稿日期2001-02-19朱菜男，39岁，副教授，博士 有足够低的氧位， *国家973高科技资助项目0No.G1998.06.1500)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 加 】创毖 、 钢包浸渍罩喷粉脱硫动力学 朱 荣 ” 汪春雷 ” 李桂海 ” 王新华 ” 月匕京科技大学冶金学院 ， 北京 断余钢铁公司 ，新余 摘 要 通过建立钢包浸渍罩喷粉脱硫反应的动力学模型 ， 研究 了初始硫 、 顶渣组成及渣量等 对喷粉脱硫的影 响 ， 结果说明模型计算的终点硫与试验值相近 模拟结果有助于试验方案的制 定及工业试验的准备 关钻词 炼钢 脱硫 喷粉 动力学模型 分类号 吓 目前 ， 钢液脱硫 的常用方法主要有 种 一 是在带升温装置的钢包 内 ， 向钢液面撒脱硫剂 ， 通过渣钢界面传质脱硫 二是用 载气将脱硫剂 喷人钢液 ， 脱硫剂直接与钢液接触脱硫 钢包撒人脱硫剂存在 的主要 问题是 ， 渣钢 界面传质速度慢 ， 脱硫时间长 ， 同时钢包需具备 化渣升温条件 将脱硫剂喷人钢液存在的主要 问题是 ， 喷吹过程 中的强烈搅拌 ， 使部分钢液翻 腾而裸露于空气 中 ， 造成钢液易吸氮及二次氧 化 同时脱硫效果受钢包 内初渣物性 氧化性 及渣量 的影 响较大 为解决喷粉过程钢液易 吸 氮及二次氧化 问题 ， 已采用真空下 喷吹脱硫剂 如 ， 但 由于获得真空 的设备投资及生 产成本较高 ， 不可 能大规模用 于普碳钢 的生产 为 能 经 济 高效 地 将 钢 中硫 降低 到 一 定 水 平 ， 同时使钢液在脱硫时不增氮 ， 笔者 曾提出了 钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫新工艺 ， 并得 出了 感应炉模拟钢包浸渍罩钢液喷粉脱硫工 艺 的热态试验结果‘ 本文 以 热态实验为基础 ， 研究 了初始硫 、 初渣 、 渣量等对浸渍罩喷粉 脱硫 的动力 学影 响 浸渍罩喷粉脱硫模型 脱硫是顶渣持续反应与喷粉短暂反应共 同 作用 的结果 ， 但在考虑顶渣持续反应时 ， 往往忽 略初始顶渣 的存在或仅考虑上升 的脱硫剂 而 在实际 出钢过程 中 ， 钢包初始顶渣是难 以 除尽 收稿 日期 刁 朱荣 男 ， 岁 ， 副教授 ， 博士 国家 高科技资助项 目伽 。 的 主要指转炉 出钢 本模型考虑初始顶渣物 性及渣量对喷粉脱硫 的影响 ， 对喷吹后 的终点 硫进行预报 模型假定 假定渣金之 间仅发生如下 的脱硫反应 ，一 “ ，一 顶渣和钢液在处理过程 中分别处于理想 混合状态 ， 熔渣不挥发也不溶于钢液 ， 喷人 的粉 剂颗粒呈液态均匀弥散悬浮 于 钢液 内部 钢包 中熔渣 总质量 由两部分组成 一部 分为 出钢时 的携带渣肠 及加人的还原渣从 ， 还 原渣组成 除助熔剂外与脱硫剂组成一致 另 一 部分是 由钢液 中浮至表面 的脱硫粉剂 ， 后者 由 平均喷粉速率 和 喷吹时 间 相乘 ， 即 从 从 从 忽略 由于硫的迁移而造成 的质量和体积 的变化 ， 同时考虑钢液侧和粉剂颗粒侧 渣侧 传 质阻力 ， 不考虑处理过程 中粉剂颗粒的凝聚与 合并 ， 并把钢液及熔渣 的密度和粘度视作常数 喷吹过程 的钢液温度处理为 几 几 一 几 喷粉其间的脱硫速度是短暂反应和持续 反应效果 的叠加 ， 即 一 山刊汁 式 中， 分别为顶部熔渣和 分散在金属 中渣滴 的脱硫速度 在进行喷粉脱硫前 ， 钢液 已充分脱氧 ， 具 有足够低 的氧位 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．03．031