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Vol.31 Suppl.I 李桂海等：新型精炼合成渣的高效脱硫研究 ,77 见表1. CaO 2600 表1精炼合成渣成份 % Mg0的质量分数=5% 0.9m01 2500 Ca0 Al203 SiO2 Mgo CaF2 0.8 0.2 2250 42-52 35-45 ≤6.0 5.0 6 0.7 0.3 2000 0.6 14 1750 2 合成渣主要理化指标 质量分数 0.55 0.5 1500 (1)光学碱度 04 06 1250 31 炉渣的光学碱度表示炉渣中活性Ca0提供氧 03 07 1000 04N,m 离子(0)的能力，代表了其参与脱硫能力的强弱. 03 087℃ 因为随着光学碱度的提高，炉渣的硫容量和硫分配 09 比增大，其脱硫能力增强， A1,0,0.908070.60.50.403020.1Si0 研究表明，炉渣光学碱度在0.780.823]时具 质量分数 有最强的脱硫能力，光学碱度在0.76左右时，合 图15%Mg0条件下Ca0Al20gSi02三元系相图（质量分数） 成渣的起泡指数最大.经过计算，本配方合成渣的 光学碱度为0.74~0.80，说明该精炼合成渣具有较 强的脱硫能力和良好的发泡性能，可以满足较强的 3实验室研究 脱硫和吸附夹杂物的能力， 3.1实验方法 (2)黏度 主要研究新配方精炼合成渣的脱硫效果，实验 粘度与液相金属间的传质及传热速率有着十分 在有氩气保护的MoSi2电阻炉中进行，实验钢样为 密切的关系，影响着冶金反应的速率和熔渣的传热 1kg,渣料量为钢水量的20%.钢样熔清后恒温在 能力，根据炉渣结构的共存理论，黏度预测模型 1600℃，然后加入预熔精炼渣，每炉实验时间为2h 为： 3.2实验结果 n=Aoexp 空4+片空ay 本次实验共进行了16炉次，对终渣样进行分 析，终渣的组分（质量百分数）为：50%~58%Ca0, 式中，刀为炉渣黏度值(Pa·s),Ao= 28%~36%A203,6%~8%Si02,7%9%Mg0,≤ exp(一111.703)，N:为炉渣各结构单元的作用浓度 6%CaF2,脱硫实验结果如表2所示， (摩尔分数)，n为炉渣结构中分子化合物的个数（对 表2脱硫效果 于本配方的五元渣系，n=21),A:和B:为回归参 光学碱度 钢中终点[S]/% 数，T为熔渣温度(K)· 脱硫率/% 0.76-0.80 0.009-0.012 78.683.9 根据文献[5]中各结构单元的回归参数，当温度 为1523~1875K时，计算得到本配方合成渣的黏 从表2可以看出，终渣的光学碱度维持在一个 度为0.230.41Pas,与其他研究得到的脱硫适宜 较高的水平，钢水的平均脱硫率达到了84.5%.这 黏度范围0.25~0.45Pas6相符合，说明该合成渣 说明设计的精炼合成渣具有很强的脱硫能力，可以 具有良好的脱硫动力学条件和发泡性能 满足深脱硫的要求、渣中MgO含量的增加是由于 (3)熔点 炉渣侵蚀坩埚内衬造成的 良好的精炼渣熔点一般控制在1300~1450℃ 左右叮.在3%Mg0,5%Mg0条件下，通过大型热 4工业实验 力学数据库软件FactSage计算，得到Ca0一Al203一 4.1实验条件与方案 Si02三元系相图，如图1， 根据表1设计的精炼合成渣系，在某电弧炉炼 通过图1可以看出，设计的精炼合成渣位于低 钢厂与其所用精炼渣进行了工业对比实验·在工业 熔点区，熔点温度不超过1400℃，低于钢水精炼温 生产中，发现不同钢种出钢渣料的化开速度和脱硫 度150℃以上，这说明在精炼温度下，该精炼合成渣 率不一致，因此，在本次工业实验中，针对不同钢种 能够迅速成为液相，可提高脱硫速率，缩短精炼 的出钢要求，制定了分钢种渣料加入方案（见表3）， 时间， 在实验过程中跟踪精炼终渣情况及脱硫、脱氧、吸收见表1． 表1 精炼合成渣成份 ％ CaO Al2O3 SiO2 MgO CaF2 42～52 35～45 ≤6∙0 ≤5∙0 ≤6 2 合成渣主要理化指标 （1） 光学碱度 炉渣的光学碱度表示炉渣中活性 CaO 提供氧 离子（O 2－）的能力代表了其参与脱硫能力的强弱． 因为随着光学碱度的提高炉渣的硫容量和硫分配 比增大其脱硫能力增强． 研究表明炉渣光学碱度在0∙78～0∙82［3］时具 有最强的脱硫能力光学碱度在0∙76左右时［4］合 成渣的起泡指数最大．经过计算本配方合成渣的 光学碱度为0∙74～0∙80说明该精炼合成渣具有较 强的脱硫能力和良好的发泡性能可以满足较强的 脱硫和吸附夹杂物的能力． （2） 黏度 粘度与液相金属间的传质及传热速率有着十分 密切的关系影响着冶金反应的速率和熔渣的传热 能力．根据炉渣结构的共存理论黏度预测模型 为［5］： η＝ A0exp ∑ n i＝1 A iNi＋ 1 T ∑ n i＝1 BiNi 式 中η 为 炉 渣 黏 度 值 （ Pa · s ） A0＝ exp（－111∙703）Ni 为炉渣各结构单元的作用浓度 （摩尔分数）n 为炉渣结构中分子化合物的个数（对 于本配方的五元渣系n＝21）A i 和 Bi 为回归参 数T 为熔渣温度（K）． 根据文献［5］中各结构单元的回归参数当温度 为1523～1875K 时计算得到本配方合成渣的黏 度为0∙23～0∙41Pa·s与其他研究得到的脱硫适宜 黏度范围0∙25～0∙45Pa·s ［6］相符合说明该合成渣 具有良好的脱硫动力学条件和发泡性能． （3） 熔点 良好的精炼渣熔点一般控制在1300～1450℃ 左右［7］．在3％MgO、5％MgO 条件下通过大型热 力学数据库软件 FactSage 计算得到 CaO－Al2O3－ SiO2 三元系相图如图1． 通过图1可以看出设计的精炼合成渣位于低 熔点区熔点温度不超过1400℃低于钢水精炼温 度150℃以上这说明在精炼温度下该精炼合成渣 能够迅速成为液相可提高脱硫速率缩短精炼 时间． 图1 5％MgO 条件下 CaO－Al2O3－SiO2 三元系相图（质量分数） 3 实验室研究 3∙1 实验方法 主要研究新配方精炼合成渣的脱硫效果．实验 在有氩气保护的 MoSi2 电阻炉中进行实验钢样为 1kg渣料量为钢水量的20％．钢样熔清后恒温在 1600℃然后加入预熔精炼渣每炉实验时间为2h． 3∙2 实验结果 本次实验共进行了16炉次．对终渣样进行分 析终渣的组分（质量百分数）为：50％～58％CaO 28％～36％Al2O36％～8％SiO27％～9％MgO≤ 6％CaF2脱硫实验结果如表2所示． 表2 脱硫效果 光学碱度 钢中终点［S ］／％ 脱硫率／％ 0∙76～0∙80 0∙009～0∙012 78∙6～83∙9 从表2可以看出终渣的光学碱度维持在一个 较高的水平钢水的平均脱硫率达到了84∙5％．这 说明设计的精炼合成渣具有很强的脱硫能力可以 满足深脱硫的要求．渣中 MgO 含量的增加是由于 炉渣侵蚀坩埚内衬造成的． 4 工业实验 4∙1 实验条件与方案 根据表1设计的精炼合成渣系在某电弧炉炼 钢厂与其所用精炼渣进行了工业对比实验．在工业 生产中发现不同钢种出钢渣料的化开速度和脱硫 率不一致．因此在本次工业实验中针对不同钢种 的出钢要求制定了分钢种渣料加入方案（见表3） 在实验过程中跟踪精炼终渣情况及脱硫、脱氧、吸收 Vol．31Suppl．1 李桂海等： 新型精炼合成渣的高效脱硫研究 ·77·