D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.06.008 第25卷第6期 北京科技大学学报 Vol.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2003 含BaO渣系精炼极低硫钢的动力学 李素芹 朱荣李士琦 王新华 熊国宏 北京科技大学治金学院，北京100083 摘要通过1kg硅钼棒管式炉高温化学动力学实验，在实现钢中硫含量S]≤5×10的前提 下，对极低硫钢的精炼脱硫反应机理进行了研究，确定了极低硫钢精炼脱硫的反应级数、反 应速率常数、反应的限制性环节和影响因素， 关键词极低疏钢：精炼脱硫：动力学 分类号TF111.145;TF01 随着对钢材性能要求的日益提高，人们对钢 线机构，自制CaO-CaF2-BaO包芯线等.实验用 中硫含量的要求也变得越来越苛刻，一些抗HIC 搅拌装置，气体搅拌装置.氩气保护装置.石墨及 或SSCC管线钢等特殊钢种要求达到[S]≤5×106 氧化镁坩埚.坩埚钳，扒渣器，样袋及其他附件， 的极低水平，笔者在文献1)中已对适于极低硫 实验装置见图1. 钢的CaO-Mg0-AlhO-SiO2-CaF,+CaO-Ba0- CF,精炼渣系进行了分析，本文应用恒温化学动 力学实验方法对其精炼脱疏的动力学机理进行 研究，为其应用于生产实践提供可靠依据， 1实验 1.1原辅材料 实验所用的原辅材料主要有废钢、碳酸钙 (CaC0,≥99.0%：S,0.0030%)、碳酸钡(BaC0,≥ 99.0%:S,0.0066%)、氧化钙(Ca0(烧后)，≥98.0%； 10 S,0.0040%)、氟化钙(CaF2,≥98.0%；S,0.0035%)、 1一炉盖，2一发热体，3一炉管，4一氧化铝坩埚，5一 二氧化硅（氢氟酸，2%；S,0.0059%)、氧化镁(Mg0 墨坩埚，6一刚玉托管，7一热电偶，8一泡沫氧化 (烧后)，≥98.0%，S,0.0047%)、无水氧化钡(Ba0, 铝托塞，9一炉管托盘，10一氩气管，11一铁料，12一 ≥97.0%；S,0.0035%)、氧化铝(A120,≥99.0%；S, DGT-702精密温度挖制仪 0.0057%)、碳化钙、硫化亚铁(FS,≥80.0%)、氧化 图1试验装置示意图 Fig.1 Scheme of experimental device 铝(A1,0,≥99.0%；S,0.0057%)、铝粉(Al,≥99.5%) 等.以上均为分析纯. 13研究方法及步骤 1.2实验装置 实验在1kg硅钼棒管式炉中进行，采用恒温 1kg硅钼棒管式炉及附属设施.测温装置：测 化学动力学法（温度误差为5℃）.实验过程中需 温仪表及双铂铑热电偶，取样装置：粘渣棒，粘钢 准确测量钢中硫在不同时刻的含量变化，因此要 棒，5-l0mm石英管及注射器等.喂丝装置：喂 求在实验过程的不同时刻进行取样，并对试样进 收稿日期200303-11 行骤冷处理，以保证化学分析的准确性， 李素芹女，39岁，博士研究生 *国家973重大基础研究项目(No.G1998-06-1500) 实验步骤：首先将约500g废钢及25g炉渣第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 含 渣系精炼极低硫钢 的动 力学 李素 芹 朱 荣 李士 琦 王 新 华 熊 国 宏 北 京科技大 学冶 金 学 院 ， 北 京 摘 要 通过 硅铝 棒管式 炉 高温化 学 动 力学 实 验 ， 在 实现 钢 中硫 含量 汇 毛 沪 的 前提 下 ， 对 极低硫 钢 的精炼脱 硫 反 应 机理 进行 了研 究 ， 确 定 了极 低硫 钢 精炼 脱硫 的 反应 级 数 、 反 应 速 率常 数 、 反 应 的 限 制性环 节 和 影 响 因 素 关 键 词 极低硫 钢 精 炼 脱硫 动 力 学 分 类号 随 着对 钢 材性 能要 求 的 日益提 高 ， 人们 对 钢 中硫 含 量 的要 求 也 变 得 越 来越 苛 刻 ， 一 些 抗 或 管 线 钢 等 特 殊 钢 种 要 求 达 到 」 “ 荀 的极 低 水 平 ， 笔 者 在文 献 「 中 己 对 适 于 极 低 硫 钢 的 一 一 一 一 吓 十 一 一 精炼渣 系进 行 了分 析 ， 本 文 应 用 恒 温 化 学动 力 学 实验 方 法 对 其 精 炼 脱 硫 的动 力 学 机 理 进 行 研 究 ， 为 其 应 用 于 生产 实践 提 供 可 靠 依 据 ， 线 机 构 ， 自制 一 一 包 芯 线等 实 验 用 搅 拌 装 置 ， 气 体搅 拌 装 置 氢气 保护 装 置 石 墨及 氧 化 镁 柑 祸 增 祸 钳 ， 扒 渣 器 ， 样袋 及 其 他 附件 实验 装 置 见 图 实验 原 辅材料 实 验 所 用 的 原 辅 材 料 主 要 有 废 钢 、 碳 酸 钙 ， ， 、 碳 酸 钡 。 妻 ， 、 氧 化 钙 烧 后 ， ， 、 氟 化 钙 ， 〕 ， 、 二 氧 化 硅 氢 氟 酸 ， ， 、 氧 化 镁 烧 后 ， 乃 ， ， 、 无 水 氧 化 钡 ， ， 、 氧 化 铝 ， ， 、 碳 化 钙 、 硫 化 亚 铁 ， 、 氧 化 铝 ， ， 、 铝 粉 ， 妻 等 以上 均 为 分 析 纯 实验 装 置 吨 硅 铝 棒 管式 炉 及 附属 设施 测 温装 置 测 温 仪 表 及 双 铂 锗 热 电偶 取样 装 置 粘渣 棒 ， 粘钢 棒 ， 杯一 石 英管 及 注 射 器 等 喂 丝 装 置 喂 收稿 日期 刁 一 李素 芹 女 ， 岁 ， 博 士 研究 生 国家 重 大基础研 究项 目 刁卜 形 呀 … 三 月 能 一炉 盖 ， 一发 热 体 ， 一炉 管 ， 一氧 化 铝 钳 塌 ， 一 石 墨柑 祸 ， 一 刚玉 托 管 ， 一热 电偶 ， 一泡沫氧 化 铝托 塞 ， 一炉 管 托 盘 ， 氢 气 管 ， ” 一铁 料 ， 一 一 精 密 温度 控 制 仪 图 试验 装盖 示 意图 研 究 方 法 及 步 骤 实验 在 雌 硅 铝 棒 管式 炉 中进 行 ， 采 用恒 温 化 学 动 力 学法 温 度 误 差 为巧 ℃ 实验过程 中需 准 确 测 量 钢 中硫 在 不 同时刻 的含量 变 化 ， 因此 要 求 在 实验 过 程 的不 同时刻 进 行 取 样 ， 并对 试样进 行 骤 冷 处 理 ， 以保 证 化 学分 析 的准 确 性 实验 步骤 首 先将 约 废钢 及 炉 渣 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．06．008