第9期 王郢等：超低氧弹簧钢硫容量计算及硫脱除分析 .987. 1工厂试验和研究方法 下，式(3)更容易在实验室测得，而式(4)更方便应用 与实际生产中的炉渣脱硫能力的评价， 工艺路线为LD LF一VDCC,转炉双渣操作， 2.2硫容量的计算模型 出钢严格挡渣并留钢操作；出钢时采用A!强脱氧， Sosinsky和Sommervillel8]通过研究给出了 配合SiMn脱氧，同时加入适量活性石灰；出钢完毕 1673~1973K下炉渣硫容量和光学碱度(A)的经 后迅速造高碱度低氧化性渣进行渣钢精炼：LF要求 验公式： 供电l0min后形成白渣，精炼过程向渣中撒Al粒 22690-54640△ Ig Cs T +43.6A-25.2(8) 及电石进行扩散脱氧，要求精炼过程炉渣碱度控制 在4以上；VD真空处理要求在100Pa下保持20min Youg等町研究发现上式在对高光学碱度的炉 以上，进一步脱气及去除钢中夹杂物，真空处理后喂 渣硫容量进行计算时与测量值有较大偏差，对上式 CaSi线，软吹后进行浇铸， 进行了修正： 对一个浇次五炉钢的各个生产工艺环节采用特 1gCs=-13.913+42.84A-23.8242- 11710 制的取样器提取钢水样及渣样，对每个钢样及渣样 T 进行化学成分分析.，采用成分分析结果进行计算及 0.02223(%Si02)-0.02275(%Al203),△<0.8 对比研究 (9) Cs=-0.6261+0.4808A+0.719742+ 2理论背景 1679_2587△+0.0005144(9%Fe0),28 2.1硫容量的定义 T T Fincham和Richardson]根据下列反应定义了 (10) 炉渣脱除气态硫的硫容量(Cs)的概念： Tsao等1o]对Ca0一Mg0一Al203一Si02系在 1 1873~1923K温度区间内炉渣硫容量与光学碱度 S2g)十(02)=202g+(S2-) (1) 的关系，给出了Cs与光学碱度和炉渣摩尔分数的 △G9=118535-58.8157T,Jmol1 (2) 关系式： Po Gs一 ia=(%) (3) 1gCs=14.20A-9894-7.55 T (11) f) Ps 1g Cs-3.44(xco0.1x Mgo 其中，K1是反应(1)的平衡常数，as2,和ao,分 别是渣相中S和0的活度，Po,和Ps,是S2g)和 0.8unsn)9824+2.05 T (12) 02g的分压，∫s2,是渣相中的硫的活度系数，(%S) 瑞典皇家理工学院开发的KTH模型]是一个 是渣中硫的含量， 计算不同温度下多元渣的硫容量的模型.对于式 对于渣铁脱硫反应[S]十(02)=($2)十 (3),设： [O],Turkdogan定义[门渣铁反应的硫容量为： ao=exp一RT ∑(x)+ C=(%s) RT (4) fs2-) a(s] (13) 通过02和S2的溶解吉布斯自由能数据可以得 △GH+5 到如下关系式叮： In Cs=- RT (14) [s1+202=[0]+2s2 1 式(14)中的是KTH模型中新引入的函数，对 (5) 的计算考虑了多元炉渣成分对某一个成分的影响， Ig Kos=- 935+1.375 (6) 并采用大量的数据分析得到相应的计算参数，其的 T 详细计算方法见文献[11] 由硫容量的定义式(3)和(4)得： 2.3硫的分配比的计算 Kos=- ts]Po Cs (7) 2.3.1硫的分配比计算式的推导 实际生产中的脱硫效果使用硫在渣钢间的分配 两种硫容量的定义都只与炉渣的成分和温度有 (7as) 关，表征了炉渣容纳或吸收硫的能力大小，相比之 比(Ls)衡量：L。= 由式(4)得：1 工厂试验和研究方法 工艺路线为 LD－LF－VD－CC．转炉双渣操作‚ 出钢严格挡渣并留钢操作；出钢时采用 Al 强脱氧‚ 配合 SiMn 脱氧‚同时加入适量活性石灰；出钢完毕 后迅速造高碱度低氧化性渣进行渣钢精炼；LF 要求 供电10min 后形成白渣‚精炼过程向渣中撒 Al 粒 及电石进行扩散脱氧‚要求精炼过程炉渣碱度控制 在4以上；VD 真空处理要求在100Pa 下保持20min 以上‚进一步脱气及去除钢中夹杂物‚真空处理后喂 CaSi 线‚软吹后进行浇铸． 对一个浇次五炉钢的各个生产工艺环节采用特 制的取样器提取钢水样及渣样．对每个钢样及渣样 进行化学成分分析．采用成分分析结果进行计算及 对比研究． 2 理论背景 2∙1 硫容量的定义 Fincham 和 Richardson ［6］根据下列反应定义了 炉渣脱除气态硫的硫容量（CS）的概念： 1 2 S2（g）＋（O 2－）＝ 1 2 O2（g）＋（S 2－） （1） ΔG ⦵ 1 ＝118535－58∙8157T‚J·mol －1 （2） GS＝ K1a（O 2－ ） f （S 2－ ） ＝（％S） pO2 pS2 1 2 （3） 其中‚K1 是反应（1）的平衡常数‚a（S 2－ ）和 a（O 2－ ）分 别是渣相中 S 和 O 的活度‚pO2 和 pS2 是 S2（g） 和 O2（g）的分压‚f （S 2－ ）是渣相中的硫的活度系数‚（％S） 是渣中硫的含量． 对于渣铁脱硫反应 ［S ］ ＋（O 2－） ＝（S 2－ ） ＋ ［O］‚Turkdogan 定义［7］渣铁反应的硫容量为： C′S＝（％S） a［O］ a［S ］ （4） 通过 O2 和 S2 的溶解吉布斯自由能数据可以得 到如下关系式［7］： ［S ］＋ 1 2 O2＝［O］＋ 1 2 S2 （5） lg K OS＝－ 935 T ＋1∙375 （6） 由硫容量的定义式（3）和（4）得： K OS＝ a［O］ a［S ］ PS2 PO2 1 2＝ C′S CS （7） 两种硫容量的定义都只与炉渣的成分和温度有 关‚表征了炉渣容纳或吸收硫的能力大小．相比之 下‚式（3）更容易在实验室测得‚而式（4）更方便应用 与实际生产中的炉渣脱硫能力的评价． 2∙2 硫容量的计算模型 Sosinsky 和 Sommerville ［8］ 通 过 研 究 给 出 了 1673～1973K 下炉渣硫容量和光学碱度（Λ）的经 验公式： lg CS＝ 22690－54640Λ T ＋43∙6Λ－25∙2（8） Young 等［9］研究发现上式在对高光学碱度的炉 渣硫容量进行计算时与测量值有较大偏差‚对上式 进行了修正： lgCS＝－13∙913＋42∙84Λ－23∙82Λ2－ 11710 T － 0∙02223（％SiO2）－0∙02275（％Al2O3）‚Λ＜0∙8 （9） CS＝－0∙6261＋0∙4808Λ＋0∙7197Λ2＋ 1679 T － 2587Λ T ＋0∙0005144（％FeO）‚Λ≥8 （10） Tsao 等［10］ 对 CaO－MgO－Al2O3－SiO2 系在 1873～1923K 温度区间内炉渣硫容量与光学碱度 的关系‚给出了 CS 与光学碱度和炉渣摩尔分数的 关系式： lg CS＝14∙20Λ－ 9894 T －7∙55 （11） lg CS＝3∙44（ xCaO＋0∙1x MgO－ 0∙8xAl2 O3 － x SiO2 ）－ 9894 T ＋2∙05 （12） 瑞典皇家理工学院开发的 KT H 模型［11］是一个 计算不同温度下多元渣的硫容量的模型．对于式 （3）‚设： a（O 2－ ） f （S 2－ ） ＝exp － ξ RT ＝exp － ∑（ xξi i）＋ξmix RT （13） ln CS＝－ ΔG θ 1＋ξ RT （14） 式（14）中的 ξ是 KT H 模型中新引入的函数‚对 ξ 的计算考虑了多元炉渣成分对某一个成分的影响‚ 并采用大量的数据分析得到相应的计算参数‚其的 详细计算方法见文献［11］． 2∙3 硫的分配比的计算 2∙3∙1 硫的分配比计算式的推导 实际生产中的脱硫效果使用硫在渣钢间的分配 比（ LS）衡量：LS＝ （％S） ［％S ］ ．由式（4）得： 第9期 王 郢等： 超低氧弹簧钢硫容量计算及硫脱除分析 ·987·