·128· 北京科技大学学报 2004年第2期 55 为脱氮反应发生在一次反应区之外，在铁水喷粉 预处理中，金属氧化物粒子不仅提供了碳氧反应 的氧源，同时也是CO气泡形核的核心.文献[8] 45 研究认为，在进行碳氧反应的氧化物粒子处，氧 含量很高，而在进行脱氮反应的CO气相/金属界 子 面处的氧含量却比较低，从而有利于脱氨， 25 4结论 4.00 4.04 4.08 4.104.12 (1)在铁水预处理温度下，随着铁液中氧含量 [Cl,% 图6初始碳含量{C对脱氨率的影响 和疏含量的增大，氨在铁水的溶解度有所减小； Fig.6 Effect of initial Carbon content ([C)on the denitri- 铁水中碳含量能明显降低氮的溶解度，它们的关 fication ratio 系式为N/10=62.02-9.62×[%C],r=-0.96. (2)在1573~1673K范围内，提高铁水温度能 (2)脱碳反应与铁水脱氮的关系. 够增大氮在铁水中的溶解度， 图7为脱碳反应对脱氮效果的影响，实验结 (3)随着初始氮含量的增高，预处理铁液终点 果证明，铁水预处理过程具有一定的脱氮效果， 氮含量随之升高.脱氮率随着初始碳含量的增加 即脱碳的同时能有效地脱氮，且脱碳量越大脱氮 而提高，在供氧强度相同的条件下，铁水中含有 效果越好.冶炼终点的最低氮含量可达13×10， 较高的碳量有利于脱氮. 脱氮率超过50%.因此，在预处理操作中，保持一 (4)铁水预处理过程脱碳的同时能有效地脱 定的脱碳量有利于降低铁水中的含氮量 氮，且脱碳反应越完全脱氮效果越好，冶炼终点 的最低氮含量可达13×10，脱氮率超过50%. 55 参考文献 45 】石井不二夫，萬谷志郎，不破佑.溶铁⑦室素溶解度 书心室素溶解度仁：太“寸Via族元素⑦影響[) 35 铁钢，1982,68(8)：946 2 Katsutomo Tomioka,Hideaki Suito.Nitride capacity of CaO-Al2O,melts [J].Trans ISIJ,1991,31(11):1316 25 3 Martinez E,Sano N.Nitrogen solubilities in CaO-CaF; 00.1 0.20.30.40.50.6 melts [J].Steel Res,1987,58(11):485 △[C]% 4 Ito K,Fruehan R J.Thermodynamics of nitrogen in Cao- 图7脱碳反应对脱氨率的影响 SiO:-AlO,slags and its reaction with Fe-C.melts [J]. Fig.7 Effect of decarbonization reactions on denitrifica- Metall Trans,1988,19B(3):419 tion ratio 5 Song H S,Chang P,Rhee H,Min D J.Solubility of nitro- gen in CaO-SiO-CaF:slag system[J].Steel Res,1996,67 对于碳氧反应可以有效脱氮的原因，热力学 (6):221 的观点是：由于脱碳时生成大量的CO气泡，生成 6 Rao Y K,Lee H G.Rate of nitrogen absorption in molten 的C0气泡对于氮来说相当于一个小真空，其中 iron:Part 1 experimental [J].Ironmaking Steelmaking, 1985,12(5):209 P极低，可以将带出铁液.但关于该过程的动 7巴普基兹曼斯基BM.氧气转炉炼锅过程理论M) 力学问题却存在不同的看法，有待进一步探讨， 曹兆民译.上海：上海科技出版社，1979 根据文献[6]报道，钢液吸氮、脱氮存在临界氧含 8 Kaoru Shinme,Tohru Matsuo,Mitsuyuki Morishige.Ac- 量和临界硫含量，当钢中氧、硫含量大于临界值 celeration of Nitrogen removal in stainless steel under re- 时，脱氮和吸氮过程不能进行，由于脱碳过程中 duced pressure[J).Trans ISIJ,1988,28(4):297 一次反应区的氧含量很高，巴普基兹曼斯基认北 京 科 技 大 学 学 报 2 004 年 第 z 期 为脱氮 反应 发生 在一 次 反应 区之外 . 在 铁水 喷粉 预 处理 中 , 金属 氧化 物粒 子不 仅提 供 了碳氧 反应 的氧 源 , 同时 也是 C O 气泡 形 核 的核心 . 文献 【8] 研 究 认 为 , 在进 行碳 氧 反应 的氧 化 物粒 子 处 , 氧 含 量 很 高 , 而在 进行 脱 氮反 应 的 C O 气相 /金 属界 面处 的氧 含量 却 比较 低 , 从 而有利 于脱 氮 . 芝译 4 . 0 0 4 . 0 4 4 0 8 4 . 1 0 4 . 12 [C l i o/ 图 6 初 始碳 含量 ICI .对 脱氮 率枷 的影 响 F哈 6 E们飞c t o f i n i t i a l C a r b o n c o n t e n t lC I 、 o n t h e d e n i t r i . if e a t i o n r a it o (2 ) 脱碳反应 与 铁水 脱氮 的关 系 . 图 7 为 脱碳 反应 对 脱氮 效 果 的影响 . 实 验 结 果证 明 , 铁 水 预处 理过 程 具有 一 定 的脱氮 效 果 , 即脱 碳 的同时 能有 效地脱 氮 , 且脱 碳量 越 大脱氮 效果 越 好 . 冶 炼终 点 的最 低氮 含量 可 达 13 、 10 一 , 脱氮 率超 过 5 0% . 因此 , 在预 处 理操 作 中 , 保 持 一 定 的脱 碳量 有利 于 降低 铁水 中的含 氮量 . 芝浮 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 △ [C ] %/ 图 , 脱碳 反应 对脱氮 率 的影响 F ig . 7 E fe e t o f d e e a r b o n 往a it o n er a c iot n s o n d e n i t r币 c a - it o n r a t i o 对于碳 氧 反应 可 以有效 脱氮 的 原因 , 热 力 学 的观 点是 : 由于脱碳 时 生成 大量 的 C O 气 泡 , 生成 的 C O 气 泡对 于氮 来 说相 当于一 个 小真 空 , 其 中 如 极 低 , 可 以将 困 ]带 出铁液 . 但 关 于该 过程 的动 力 学 问题却 存在 不 同 的看法 , 有待 进 一 步探 讨 . 根据 文 献 6[ ]报道 , 钢 液吸氮 、 脱氮 存 在 临界 氧含 量 和 临界硫 含量 , 当钢 中氧 、 硫含 量 大 于临 界值 时 , 脱氮 和吸氮 过 程不 能进 行 . 由于 脱碳 过 程 中 一 次 反应 区的氧 含 量很 高 , 巴普 基 兹曼 斯基 〔7] 认 4 结 论 ( l) 在 铁水 预处 理温度 下 , 随着 铁液 中氧 含量 和 硫 含量 的增大 , 氮在 铁 水 的溶解 度 有所 减 小 ; 铁 水 中碳含 量 能 明显 降低 氮 的溶解度 , 它们 的关 系式 为 困]/ 10 一` = 6 2 . 0 2 一 9 . 6 2 x [% C ] , r = 一 0 . 9 6 . (2 )在 1 573 一 1 6 73 K 范 围 内 , 提 高 铁 水温度 能 够 增 大氮 在铁 水 中的溶 解度 . (3 )随着初 始氮含量 的增 高 , 预处理 铁液 终 点 氮 含 量随之 升 高 . 脱 氮率 随着 初始 碳含 量 的增加 而提 高 , 在 供氧 强度 相 同的条 件 下 , 铁水 中含有 较 高的碳 量有 利 于脱 氮 . (4 ) 铁 水 预处 理过 程 脱碳 的同 时能 有效地 脱 氮 , 且 脱碳 反应 越 完全 脱氮 效 果越 好 , 冶 炼 终 点 的最 低氮 含量 可 达 13 ` 10 一 ` , 脱 氮 率超 过 5 0% . 参 考 文 献 1 石 井不 二夫 , 葛 谷志 郎 , 不破佑 . 溶 铁 。 室素溶 解度 打 了 室素溶 解度 忆 打 丈 伏 寸 iV a 族元 素 。 影 粤 [J] . 铁 己 钢 , 1 9 8 2 , 6 8 ( 8 ) : 9 4 6 2 K ast ut o m o oT m i o k a, Hi d e ak i S u iot . N iitr d e e aP ac i yt o f C a o 一 A 1 2 0 3 m e l t s [ J ] . T r a n s I S IJ , 1 9 9 1 , 3 1( 1 1) : 13 1 6 3 M art i n e z E , S an o N . N i tr o g e n s o l u b il it i e s i n C a O 一 C aF Z m e lt s [J I . S et e l eR s , 19 87 , 5 8 ( 1 1 ) : 4 8 5 4 It o K , Fur e h an R J . hT emr o dy nam i e s o f n 1tr o g en in C a o - 5 10 2一 A 1 2 0 3 s l a g s a n d i t s r e ac ti o n w iht F e 一 C , m e l t s [ J] . M e at ll T r a n s , 19 8 8 , 19B ( 3 ) : 4 1 9 5 S o ng H S , C h an g P, hR e e H , Min D J . S o l ub i liyt o f n iotr - g e n i n C a o 一 5 10 2一 C aF : s l ag s y s t e m [J] . Set e l eR s , 1 9 9 6 , 6 7 ( 6 ) : 2 2 1 6 R a o Y K , L e e H G . R a t e o f n iotr ge n ab s o prt i o n i n m o l t e n ir on : Part 1 e x Pier m e n t a l [J] . I or nl iak ng st e iln ak i n g , 19 8 5 , 12 ( 5 ) : 2 0 9 7 巴 普基 兹曼斯 基 B H . 氧 气转 炉炼 钢过程 理 论 [M l . 曹兆 民译 . 上 海 :上海 科技 出版 社 , 19 79 8 K a o ur s h inr e , oT l l r u M at s u o , M i t s u y u ik M iOr hs ig e . A c - e e l e art i o n o f N iotr ge n er m o v a l in s at i n l e s s s t e e l un d e r r e - du c e d p r e s s uer [ J ) . T anr s Is IJ , 29 8 8 , 28( 4 ) : 2 9 7