·372· 北京科技大学学报 2004年第4期 表1的发泡特性参数可以定量地描述不同的发 寿命，min. 泡过程，为控制内生气源引起发泡过程提供了必 参考文献 要的基础。 1 Evans R W.The heating of open-heath steel-oxidation 4结论 during tapping and ladle filling [J].Blast Furnace and Steel Plant,1944,32(8):932 通过分析熔渣中氧化物被还原的反应和传 2 Brower T E,Bain J W,Larsan B M.Oxygen in open-hea- 热过程，由热量和质量平衡给出了内生气源发泡 th steel-oxidation during tapping and ladle filling [J]. 过程方程式.采用Microsoft Visual C+6.0语言在 Trans AIME,1950,188(6):851 Windows9X操作系统下，编制了计算发泡过程 3潜伟，吴铿，储少军，等.搅拌扭矩研究熔融铝合金 的流变特性[)，北京科技大学学报，1998,20(1)：27 特性参数的计算程序，依据实际情况对确定消泡 4吴铿，张二华，储少军，等.熔融还原合成渣中碳还 过程开始时间的方法进行了讨论，程序具有数据 原Fe,O,发泡特性参数[.北京科技大学学报，2001， 储存和打印功能，并可给出计算结果和实际测定 23(3):204 结果的比较图形.将在10kg感应炉测定含TO2 5 Wu K,Zhang Erhua,Chen Chunyuan,et al.Foaming be- 渣中氧化物还原引起发泡的实验结果，通过计算 haviour equation for foam originating from carbonate de- 程序确定了发泡系数K、消泡系数k、平均发泡寿 composition reaction in Na,B.O,melts [J].Steel Res, 命t、发泡强度和消泡过程开始的时间t'.达到了 2002,73(2):52 对内生气源发泡过程的定量描述，为生产中的应 6 Zhang Y,Fruehan R J.Effect of the bubble size and chemi- cal reactions on slag foaming [J].Met Trans,1995,26(B) 用提供了必要的基础. 803 符号表 7 Wu K,Chu S,Qian W,et al.Investigation into rheological A,一氧化物与碳反应的面积，cm;h一还原终止时刻发 characteristic and foaming behaviour of molten slags [J] 泡高度，cm;h一发泡高度，cm;△H,一氧化物与碳的反应 Steel Res,1999,70(7):247 热，J/mol;K一发泡系数，lmin,k一消泡系数，l/min;k一 8吴铿，曹进，赵勇，等.TiO,对合成渣中F©，O还原发 氧化物与碳的反应速度常数，1/s;M一摩尔质量，kg 泡过程的影响[.北京科技大学学报，2003,25(2： mol;m一质量，kg;MO,一氧化物；wo,一MO,的质量分 131 数；p-压力，Pa;R-气体常数，J/Kmo;2一还原气体 9 Wu K,Wang Y,Liang Z,et al.Average foam life and foa- 产生的量，cm';S一坩锅截面积，cm子：T-温度，K:T一熔 ming intensity of foaming phenomenon originating from 渣温度，K;T一氧化物与碳反应的界面温度，K;'一还 decomposition reaction [J].Steel Grips,2003,1(3):206 原终止时间，mint一时间，mim;W一熔渣质量，kg；a,一 10吴铿.泡沫冶金溶体的基础理论M.北京：冶金工 氧化物与碳还原的对流传热系数，mh;一热传导系 业出版杜，2000.116 数，WK·m);一发泡强度，%；，一发泡和消泡过程的 11吴铿，姚克虎，张炳哲，等.钢铁冶炼过程中内生气 发泡强度；p一密度，kgm;一发泡方程常数，cm子；tw一 源发泡性能方程[切].中国稀土学报，2000,18（专辑）： 平均发泡寿命，min;,一发泡和消泡过程的平均发泡 202 Calculation of Foam Behavior Parameters in Foaming Prosess Originated from Re- ducing Oxide by Carbon in Melten Slags WU Keng,LI Xiao,FENG Baozhe,GAO Xue,XIA Zhuhai,ZHANG Fei Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The mechanism of dynamics and heat transfer of reducing oxides by carbon in molten slags was analyzed and the relationship between the gas quantity of oxide reduction and time was determined.The foaming equations originated from the reaction were established.A software for calculating foam behavior parameters were introduced.Specially,the determination of the beginning time of rupture foam was discussed in detail.By means of the experimental results ofreducing TiO,in an induction furnace(10 kg)in laboratory,the foam behavior parameters originated from the reaction in the molten slags were carried out through the software. KEY WORDS molten slag;foam process;reducing TiO.· 3 7 2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4年 第 4期 表 1 的 发泡 特 性 参 数 可 以定量 地 描 述 不 同 的发 泡过程 , 为控 制 内生 气源 引起 发 泡 过程提 供 了必 要 的基 础 . 4 结 论 通 过 分 析 熔 渣 中氧 化 物 被 还 原 的 反 应 和 传 热 过程 , 由热 量和 质 量 平衡 给 出 了 内生气 源 发泡 过 程方 程 式 . 采用 M i cor so ft iV s u a 1 C升.6 0 语 言在 iW n d o w s gX 操作 系 统 下 , 编制 了计 算 发 泡过 程 特 性参 数 的计 算程 序 , 依据 实际情 况对 确 定 消泡 过 程 开始 时 间 的方法 进行 了讨 论 . 程 序具 有 数据 储 存和 打 印 功能 , 并可 给 出计 算 结果 和 实际 测定 结 果 的 比较 图形 . 将 在 10 kg 感应 炉 测 定 含 iT q 渣 中氧 化 物还 原 引起 发 泡 的实 验结 果 , 通 过 计算 程 序确 定 了发 泡 系 数 K 、 消泡 系数 k 、 平 均 发泡 寿 命 ` 、 发 泡 强度 和 消 泡 过程 开 始 的 时 间尹 . 达 到 了 对 内生气 源发 泡 过程 的定量 描 述 , 为 生产 中的应 用 提供 了必 要 的基 础 . 符 号表 瓜一氧化 物 与碳 反应 的面 积 , c m 气h ` 还 原终 止 时刻发 泡 高度 , cm 汤一发泡 高度 , c m ; △月 {一氧 化物 与碳 的反应 热 , J/m o l : 犬` . 发泡 系数 , 1 /m i n 泳 一一 消 泡 系数 , l /m i n ; ks 一 氧 化物 与碳 的反应 速度 常 数 , 1;s/ 五了一摩 尔质 量 , k g/ m of ; m 一质 量 , gk ; 从几 一氧 化 物 ; w M刀二一M 万 q 的质 量分 数 浮卜 一 压 力 , aP ; R一气 体 常 数 , J戏K . m ol) ; 口一 还 原 气体 产 生的量 , c m 七多 一 柑锅截面积 , c m Z ; 厂一温 度 , ;K 界一熔 渣温度 , ;K 天一氧化 物 与碳 反应 的 界面温度 , ;K t ` 还 原 终止 时 间 , m ;in -t 一 时间 , m ;in 环毛一 熔渣 质量 , kg ; a 二 氧 化物 与碳 还 原 的对流 传 热系 数 , m 恤; 又一热 传 导系 数 , W (/ K · m ) ; 卜发 泡强 度 , % ; i : , 应一发 泡和 消泡 过程 的 发泡 强度 沪一密度 , kg如 3扛厂` 发 泡方程 常数 , c m Z ; ` 一 平均 发泡 寿 命 , m ;in 礼礼一发 泡和 消 泡过 程 的平 均发 泡 寿命 , m i n · 参 考 文 献 1 VE an s R .W hT e h e iat n g o f op en . h e hat set e l . o x i diat on dur i n g t a PP i n g a n d l a dl e if l lin g IJ ] . B l as t F uj m a c e an d S t e e l P l a n t , 19 4 4 , 3 2( 8 ) : 9 32 2 B or we r T E , B a in J W , L ar s an B M . O x y g e n i n o P e n 一 he a - ht st e e l 一。劝 dat i o n du r ign 协PP ign a n d l ad l e if ll ign [J 1 . T r a n s A IM E , 19 5 0 , 1 88(6 ) : 8 5 1 3 潜 伟 , 吴铿 , 储 少 军 , 等 . 搅 拌扭矩 研 究熔融铝 合 金 的流变特 性 [ J ] . 北京 科 技大 学 学报 , 1 99 8 , 2 0( l ) : 2 7 4 吴 铿 , 张 二华 , 储 少军 , 等 . 熔 融 还原 合成 渣 中碳 还 原 F eZ O , 发泡 特 性参 数 [J] . 北 京科 技 大学学报 , 2 0 01 , 2 3 ( 3 ) : 20 4 5 Wu K , z h a n g E ht u a , C h e n C h u n y aun , et a l . F o am i n g b e - h va i o ur e qu a ti o n for fo am o r lg i n a t ing for m e a r b o n at e de - e o m P o s i ti o n er act io n in N a Z B刀 , m e lst 【J} . St e e l eR s , 2 0 0 2 , 7 3 ( 2 ) : 5 2 6 hZ an g Y, Fuer h an R J . E fe e t o f het b u bb 1 e s i ez an d c h e m i - e a l er ac ti o n s on 5 1吧 fo am ign [jJ . M e t rT an s , 1 9 5 , 26仍 ) : 80 3 7 Wu K , C h u S , Qi an W, e t a l . 1 n v e s tig a ti o n i n t o hr e o l o ig e al e h a r a c t e ir s ti e an d fo axn in g b e h a v in ur o f m o let n s l a g s 〔J ] . S et l eR s , 19 9 9 , 7 0 ( 7 ) : 24 7 8 吴铿 , 曹 进 , 赵 勇 , 等 . iT 0 2 对 合成渣 中 eF Z O 3 还原 发 泡 过程 的 影 响 汇J ] . 北 京科 技大 学 学报 , 2 0 0 3 , 2 5 ( 2 ) : 13 1 9 WO K , 研厄n g Y, Li an g Z , e t al . vA e r a g e fo anr li丘 an d fo a - m i n g i net n s iyt o f fo am ign Ph e n om en o n o ir ig n at in g for m d e c o m P o s i t l o n er act i o n [ J ] . Set e l G r i P s , 2 0 0 3 , l ( 3 ) : 2 0 6 10 吴铿 , 泡沫 冶金 熔体 的基础 理 论 tM J 北 京 : 冶 金 工 业 出版 社 , 2 0 0 0 . 1 1 6 n 吴 铿 , 姚 克虎 , 张炳 哲 , 等 . 钢 铁冶 炼 过程 中 内生气 源 发泡 性 能方程 J[ . 中 国稀 土 学报 , 20 0 , 18( 专辑 ) : 2 0 2 C a l e u l a t i o n o f F o am B e h va i o r P ar am e et r s i n F o am i n g P r o s e s s O r i g i n at e d fr o m eR - d u e i n g O x i d e b y C a r b o n i n M e lt e n S l a g s 砰 U eK gn, IL iX ao, 月孔VG B a o z h,e G月口 J枷e, 刁芍叼 hZ hu a i, IZ 例刃 G eF i M e at ll t馆l i e a l阴 d E e o gO1 i e al Egn in e r ign S c h o o l , nU i v e sr iyt o f s e i e n 亡e an d eT c h n o fo gy B e ij ing , B e ij ing l 0 0 0 8 3 , Ch咖 A B S T R A C T Th e m e e h an i sm o f dy n am i e s 即d 恤 at tr ans fer o f r e du e ing o x i d e s by e abr o n i n m o it en s lag s wa s an ly ez d an d ht e er l at i o n s h i P b e wt e e n ht e g a s q u a n t i yt o f o x id e er d u c it o n a n d t im e was d et mr i n e d . hT e fo am ing e q uat ion s o ir g i n at e d for m t h e er ac t i o n we r e e s t al li s he d . A s o ft w aer fo r e al e u l at i n g fo am b e h va i or P amr e et r s w e er 加t r o d u e e d . S P e e i a lly, th e d e t e mr i n a t i o n o f ht e b e g ln in g it m e o f ur Pt ir e fo am 、 v a s di s e u s s e d in de iat l . B y me an s o f ht e e x Pe ir m e n t a l r e s u lt s o f er du e ign IT O : in an i n du c ti o n fu m a c e ( 10 gk ) in l ab or at o yr , het fo 晚 b e h a v i or Par am e t e r s o ir g i n at e d fr o m het er a e t ion in t h e m O lt e n sl ag s w er e c 田创ed o u t t h r o u g h ht e so ft w aer . K E Y W O R D S m o lt e n s lag : fo am P r o e e s s : er d u c ign iT q