·32· 北京科技大学学报 第33卷 最大脱钛效率所需的理想停留时间进行了计算，并 0.25 计算得出实际停留时间，同时给出了1350℃条件下 ←Si]=0.8% 0.20 ·S1]=0.6% 实际停留时间内脱碳用氧量占颗粒原始氧化铁总氧 女Si]=0.4% 量的比例，如图3所示，其中[Ti]、[Si]分别为Ti、Si $ 0.15 Si=0.2% 在铁水中的质量分数.由图3可以看出，对于不同 0.10 钛、硅含量的铁水，颗粒直径在0.5~0.8mm范围 内，脱钛效率达最大值所需的停留时间与颗粒实际 0.05 停留时间比较接近，对应的脱碳耗氧比在10%以 0.02 0.040.060.080.100.12 下.由此可以看出，对于脱钛并不是颗粒直径越小 【TiV% 越好，对于富含氧化铁的脱钛剂，其颗粒直径在 图41350℃条件下硅钛反应平衡时脱钛与脱硅的质量比 0.5~0.8mm是比较合适的. Fig.4 Removal mass ratio of titanium to silicon in equilibrium at I 300 120 350℃ (a 250 +脱钛率达最大的时间 100 颗粒停留时间 从动力学上考虑温度对脱钛和脱硅的影响，提 200 ·脱碳耗氧所占百分比 80 高温度可提高硅钛元素的传质系数，有益于动力学 150 60 条件的改善。从热力学上考虑，温度上升会大大促 的 100 40 进脱碳而抑制脱硅脱钛.根据前面分析可推断，颗 20 粒大的脱钛剂，温度偏高可能有利于脱钛，颗粒小的 脱钛剂，温度低更有利 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 颗粒直径/mm 在铁水脱钛的过程中，钢渣反应并不占主导作 300 120 用，由于喷吹的粉剂颗粒有通过碰撞变大的可能，导 (b) +脱钛率达最大的时间 250 一颗粒停留时间 100 致实际停留时间变短，返回到渣中还带有高含量的 +脱碳耗氧所占百分比 U 200 80 氧化铁.同时有相当部分颗粒随气流直接进入渣 150 60 中，所以，最终炉渣会含有一定含量的氧化铁，这部 100 40 分氧化铁可很好地抑制碳在钢渣界面还原渣内的氧 化硅和氧化钛，起到防止回硅回钛的作用. 20 一 的 0 2 铁水脱钛实验与生产实践 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 颗粒直径加m 铁水脱钛实验是在100kg感应炉上进行的，温 图3不同颗粒直径条件下达到脱钛效率最大值所需时间、颗粒 度控制在1350℃左右，通过加入不同的脱钛剂分析 实际停留时间、及脱碳耗氧量所占的比例.（母[S]=0.5%, 其脱钛效果.用富含氧化铁的脱钛剂进行脱钛脱 [Ti]=0.05%:(b[Si]=0.2%,[Ti]=0.02% Fig.3 Relation ship between the time of achieving the maximum re- 硅，其进程如图5所表示，其中[T]、[Si]分别为Ti、 moval ratio of titanium by mass,the actual particle residence time. S在铁水中的质量分数，最终炉渣中含有一定剩余 the relevant oxygen consumption proportion in decarbonization,and 量的氧化铁.由图5可以看出，脱钛和脱硅基本同 the different size particles.[Si]=0.5%,[Ti]=0.5%:(b) 步，脱钛率与脱硅率比大约为1左右.其他实验炉 [Si]=0.2%,[T]=0.02% 次显示出同样的规律，脱钛率与脱硅率比在为0.8~ 当颗粒的脱钛量或脱硅量达到最大后，颗粒中 1左右，30min内脱硅率或脱钛率在40%~80% 的硅、钛氧化物与铁水中的硅、钛将达到平衡.根据 之间 前述的铁水内元素活度相互作用系数计算得到硅、 感应炉实验还侧重研究了脱钛剂组成对脱钛效 钛活度，并假定颗粒熔滴中SiO2与T02的活度系 果的影响，实验结果表明，脱钛剂中氧化铁成分越 数为1，计算得出不同硅、钛含量条件下反应平衡时 高，脱钛效果越好，同时，脱钛剂含有少量的CaO、 颗粒脱钛与脱硅的质量比，如图4所示.由图4可 Mg0和SiO2有利于改善脱钛渣的流动性能，对脱钛 以看出，高硅含量促进了脱钛比升高，这是由于文 也是有益的.可看出，对脱钛效果影响最大的是能 献2]给出的硅、钛间活度相互作用系数较大，并被 用于脱钛的氧化铁，其他组分主要是用来调节渣的 本次计算所用. 性能.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 最大脱钛效率所需的理想停留时间进行了计算，并 计算得出实际停留时间，同时给出了 1 350 ℃条件下 实际停留时间内脱碳用氧量占颗粒原始氧化铁总氧 量的比例，如图 3 所示，其中［Ti］、［Si］分别为 Ti、Si 在铁水中的质量分数． 由图 3 可以看出，对于不同 钛、硅含量的铁水，颗粒直径在 0. 5 ～ 0. 8 mm 范围 内，脱钛效率达最大值所需的停留时间与颗粒实际 停留时间比较接近，对应的脱碳耗氧比在 10% 以 下． 由此可以看出，对于脱钛并不是颗粒直径越小 越好，对于富含氧化铁的脱钛剂，其颗粒直径在 0. 5 ～ 0. 8 mm 是比较合适的． 图 3 不同颗粒直径条件下达到脱钛效率最大值所需时间、颗粒 实际停留时间、及脱碳耗氧量所占的比例． ( a) ［Si］= 0. 5% ， ［Ti］= 0. 05% ; ( b) ［Si］= 0. 2%，［Ti］= 0. 02% Fig． 3 Relation ship between the time of achieving the maximum re￾moval ratio of titanium by mass，the actual particle residence time， the relevant oxygen consumption proportion in decarbonization，and the different size particles. ( a) ［Si］= 0. 5%，［Ti］= 0. 05% ; ( b) ［Si］= 0. 2%，［Ti］= 0. 02% 当颗粒的脱钛量或脱硅量达到最大后，颗粒中 的硅、钛氧化物与铁水中的硅、钛将达到平衡． 根据 前述的铁水内元素活度相互作用系数计算得到硅、 钛活度，并假定颗粒熔滴中 SiO2 与 TiO2 的活度系 数为 1，计算得出不同硅、钛含量条件下反应平衡时 颗粒脱钛与脱硅的质量比，如图 4 所示． 由图 4 可 以看出，高硅含量促进了脱钛比升高，这是由于文 献［2］给出的硅、钛间活度相互作用系数较大，并被 本次计算所用． 图 4 1 350 ℃条件下硅钛反应平衡时脱钛与脱硅的质量比 Fig． 4 Removal mass ratio of titanium to silicon in equilibrium at 1 350 ℃ 从动力学上考虑温度对脱钛和脱硅的影响，提 高温度可提高硅钛元素的传质系数，有益于动力学 条件的改善． 从热力学上考虑，温度上升会大大促 进脱碳而抑制脱硅脱钛． 根据前面分析可推断，颗 粒大的脱钛剂，温度偏高可能有利于脱钛，颗粒小的 脱钛剂，温度低更有利． 在铁水脱钛的过程中，钢渣反应并不占主导作 用，由于喷吹的粉剂颗粒有通过碰撞变大的可能，导 致实际停留时间变短，返回到渣中还带有高含量的 氧化铁． 同时有相当部分颗粒随气流直接进入渣 中，所以，最终炉渣会含有一定含量的氧化铁，这部 分氧化铁可很好地抑制碳在钢渣界面还原渣内的氧 化硅和氧化钛，起到防止回硅回钛的作用． 2 铁水脱钛实验与生产实践 铁水脱钛实验是在 100 kg 感应炉上进行的，温 度控制在 1 350 ℃左右，通过加入不同的脱钛剂分析 其脱钛效果． 用富含氧化铁的脱钛剂进行脱钛脱 硅，其进程如图 5 所表示，其中［Ti］、［Si］分别为 Ti、 Si 在铁水中的质量分数，最终炉渣中含有一定剩余 量的氧化铁． 由图 5 可以看出，脱钛和脱硅基本同 步，脱钛率与脱硅率比大约为 1 左右． 其他实验炉 次显示出同样的规律，脱钛率与脱硅率比在为0. 8 ～ 1 左右，30 min 内脱硅率或脱钛率在 40% ～ 80% 之间． 感应炉实验还侧重研究了脱钛剂组成对脱钛效 果的影响，实验结果表明，脱钛剂中氧化铁成分越 高，脱钛效果越好，同时，脱钛剂含有少量的 CaO、 MgO 和 SiO2 有利于改善脱钛渣的流动性能，对脱钛 也是有益的． 可看出，对脱钛效果影响最大的是能 用于脱钛的氧化铁，其他组分主要是用来调节渣的 性能． ·32·