第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 氧气转炉采用石灰石造渣炼钢铁水中硅挥发的分析 年武，冯佳，李晨晓，宋文臣，李宏 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:nianwu.2008@163.com 摘要对转炉采用石灰石造渣炼钢引起硅挥发的原因进行了分析，通过热力学计算得到了高碳低温铁水面上S0稳定存在 的温度及气氛条件.分析结果表明，标准状态下，铁水中各元素与C02的氧化反应中，S0生成反应只在火点区附近可以进行： 温度为1400-2300K时，使得Si0稳定存在的Pmpc0,随温度升高逐渐降低，该气氛条件相当于P0,在10~5-10~数量级：在 2min内加入石灰石的条件下，Si]挥发时的pPso大致在102数量级，与实际生产中大致相同. 关键词热力学；转炉：造渣；硅：挥发：石灰石 分类号TF713 Analysis of Si volatilization during the BOF steelmaking process using limestone for slagging NIAN Wu,FENG Jia,LI Chen-xiao,SONG Wen-chen,LI Hong School of Metallurgical and Ecological Engineer,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:nianwu.2008@163.com ABSTRACT The reason of Si volatilization during the BOF steelmaking process using limestone for slagging was analyzed.After ther- modynamic calculation,the temperature and atmosphere conditions that SiO exists stably near the surface of molten iron with high car- bon concentration and low temperature were obtained.Results show that the SiO generation reaction only takes place in the "fire zone" in oxidation reactions between some elements in molten iron and CO.At the temperature of 1400 to 2300K,the value of Pco/pco that makes SiO exist stably decreases gradually with the increase of temperature,which equals to 10-25-10-13 magnitude of the partial pressure of oxygen.Under the condition of adding limestone in 2 min,the partial pressure of Si is about 102magnitude when [Si] volatilizes,which is consistent with the practical production. KEY WORDS thermodynamics:BOF;slagging:silicon:volatilization:limestone 氧气转炉(BOF)采用石灰石造渣炼钢方法1-) S]没有进入炉渣，根据现在掌握的知识范畴可以 已在数十家钢铁企业应用，取得了良好的社会环境 认为，这部分S]反应生成Si0挥发了.这是非常 经济效益，治炼过程平稳，技术也容易掌握.在实践 有意义的发现，如果在生产中能够控制生成S0挥 中发现，与现行“石灰造渣炼钢”模式相比，铁水中 发，将可以减少20%~30%的渣量，这对于年产1 硅含量大致相等的条件下，以石灰和石灰石质量比 亿多吨炼钢渣的我国来说，不仅能够产生很大的经 为11.7加入石灰石，终渣中Si02浓度有所降低，炉 济效益，也能产生巨大的环境和社会效益.由于是 渣碱度升高.例如按照碱度3.2配比的终渣碱度最 第一次研究这一现象，本文首先探讨其反应的机理 高可升到5左右，即如果把石灰石的加入量减少 和挥发原因 20%~30%,终渣碱度也可以维持在“石灰造渣炼 1 研究方法 钢”模式的水平，能够取得同样的脱磷效果.这一现 象表明，采用石灰石造渣炼钢时，铁水中的一部分 高炉炼铁过程的研究已表明，原料中硅按S0, 收稿日期：2013-1111 基金项目：国家科技支撑计划(2012BAC27B02) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.023:http://jourals.ustb.edu.cn第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 氧气转炉采用石灰石造渣炼钢铁水中硅挥发的分析 年 武，冯 佳，李晨晓，宋文臣，李 宏 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: nianwu． 2008@ 163． com 摘 要 对转炉采用石灰石造渣炼钢引起硅挥发的原因进行了分析，通过热力学计算得到了高碳低温铁水面上 SiO 稳定存在 的温度及气氛条件． 分析结果表明，标准状态下，铁水中各元素与 CO2的氧化反应中，SiO 生成反应只在火点区附近可以进行; 温度为 1400 ～ 2300 K 时，使得 SiO 稳定存在的 pCO /pCO2随温度升高逐渐降低，该气氛条件相当于 pO2在 10 － 25 ～ 10 － 13 数量级; 在 2 min 内加入石灰石的条件下，［Si］挥发时的 pSiO大致在 10 － 2 数量级，与实际生产中大致相同． 关键词 热力学; 转炉; 造渣; 硅; 挥发; 石灰石 分类号 TF713 Analysis of Si volatilization during the BOF steelmaking process using limestone for slagging NIAN Wu ，FENG Jia，LI Chen-xiao，SONG Wen-chen，LI Hong School of Metallurgical and Ecological Engineer，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: nianwu． 2008@ 163． com ABSTＲACT The reason of Si volatilization during the BOF steelmaking process using limestone for slagging was analyzed． After ther￾modynamic calculation，the temperature and atmosphere conditions that SiO exists stably near the surface of molten iron with high car￾bon concentration and low temperature were obtained． Ｒesults show that the SiO generation reaction only takes place in the“fire zone” in oxidation reactions between some elements in molten iron and CO2 ． At the temperature of 1400 to 2300 K，the value of pCO /pCO2 that makes SiO exist stably decreases gradually with the increase of temperature，which equals to 10 － 25 ～ 10 － 13 magnitude of the partial pressure of oxygen． Under the condition of adding limestone in 2 min，the partial pressure of SiO is about 10 － 2 magnitude when ［Si］ volatilizes，which is consistent with the practical production． KEY WOＲDS thermodynamics; BOF; slagging; silicon; volatilization; limestone 收稿日期: 2013--11--11 基金项目: 国家科技支撑计划( 2012BAC27B02) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 023; http: / /journals． ustb． edu． cn 氧气转炉( BOF) 采用石灰石造渣炼钢方法［1--4］ 已在数十家钢铁企业应用，取得了良好的社会环境 经济效益，冶炼过程平稳，技术也容易掌握． 在实践 中发现，与现行“石灰造渣炼钢”模式相比，铁水中 硅含量大致相等的条件下，以石灰和石灰石质量比 为 1 /1. 7 加入石灰石，终渣中 SiO2浓度有所降低，炉 渣碱度升高． 例如按照碱度 3. 2 配比的终渣碱度最 高可升到 5 左右，即如果把石灰石的加入量减少 20% ～ 30% ，终渣碱度也可以维持在“石灰造渣炼 钢”模式的水平，能够取得同样的脱磷效果． 这一现 象表明，采用石灰石造渣炼钢时，铁水中的一部分 ［Si］没有进入炉渣，根据现在掌握的知识范畴可以 认为，这部分［Si］反应生成 SiO 挥发了． 这是非常 有意义的发现，如果在生产中能够控制生成 SiO 挥 发，将可以减少 20% ～ 30% 的渣量，这对于年产 1 亿多吨炼钢渣的我国来说，不仅能够产生很大的经 济效益，也能产生巨大的环境和社会效益． 由于是 第一次研究这一现象，本文首先探讨其反应的机理 和挥发原因． 1 研究方法 高炉炼铁过程的研究已表明，原料中硅按 SiO2