D01:10.133745.issn1001-t5.2010.02.006 第32卷第2期 北京科技大学学报 Vol 32 No 2 2010年2月 Journal of Un iversity of Science and Technobgy Beijng Feb 2010 CaO-SiO2-AI2O3MgO精炼渣氮行为 王 敏包燕平崔衡吴华杰刘建华 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过回归得到了氮容量C、与温度T和光学碱度A的关系公式，并解释了氮进入熔渣的两种机理·通过回归公式绘 制了C0-SD:~Ak0s(p=10%渣系的等氨容量图.结果表明：相同氨容量渣系，随着钢液中[%A】.增加，渣钢间氯分 配比L增加：相同[%A刂.情况下，随着氮容量的增加，渣钢间氨分配比显著增加.高氨容量渣在渣俪界面上会有很高的脱 氯能力，在治炼超低氯钢("，<3X105时：熔渣是进行脱氯和防止增氨的重要环节. 关键词渣；脱氮；光学碱度：数据回归 分类号TF703.6 N itrogen behavior in Cao S02AkO3 M go refin ing slags WANG M in BAO Yanping CUIHeng WU Hua-jie LIU Jianhua School ofMetallrgical and Ecolgical Engineering University of Science and Technobgy Beijing Beijng 100083 China ABSTRACT A corre lative fomula which shows the relationsh ip of temperature nitride capacity and optical basicity was obtained by regression analysis Two kinds of reaction mechanisms of nitrogen entering into slags were proviled The isograms of nitrile capacity in CaoSD2AkOs Mgo(w=10%)melts were depicted by regression equations The results show that the nitride distribution mtio I increases w ith decreasing [%Al].in steel when the nitrile capacity is a constant and Ix increases remarkably with increasing nitride capacity when the [%Al].is a constant The interface beteen slags and molten steel with high nitride capacity has strong ability to reduce nitride in molten steel Slgs play an mportant part to rmove nitride n molten steel and prevent from nitrogen pickup during the production of ultra bw mnitridle steel whose solute nitrogen content is blow 3X105. KEY WORDS refin ing slag denitrogenation optical basicity regression analysis 氮在钢中有双重作用，可以形成氮化物细化晶 渣的控制， 粒，但大部分情况下它对钢是有害的，例如，氨与钢 中TiV等元素生成稳定的带有棱角的脆性氨化物， 1氮进入熔渣的机理 并分布在晶界上，使钢的高温强度和高温塑性变 研究表明，氨进入熔渣有两种方式：①当熔渣中 坏山，现代超深冲优质F钢要求氮质量分数< 不含A03、SD2等网状结构氧化物时，氨以自由氨 3×10-5 离子形式进入熔渣1：②当熔渣中含有Ab0、SD2 脱氮主要有两种方式：①真空脱氮；②熔渣脱 等网状结构氧化物时，氨与渣中的网状结构氧化物 氨，在氮含量较高时真空可以有效地脱氮，但是当 发生反应，以结合氮的形式进入熔渣中)， 氨的质量分数小于3×10时，真空脱氮效果已不 明显，进行真空处理后控制熔渣脱氮和防止二次氧 2(g)+(0)=(N)+0(g 化增氮更加重要，本文从熔渣控氮角度出发得到了 熔渣氨容量与光学碱度和温度的关系，以及不同渣 K=(4)意-) (1) 系氨分配比的关系，从而指导冶炼超低氨钢种时熔 C=(%N3)/=K/-(2) 收稿日期：2009-05-18 基金项目：“十一五"国家科技支撑计划资助项目(No2006BAE03A06) 作者简介：王敏(1982男，博士研究生；包燕平(1963)男，教授，博士生导师，Email baoyp@metall ust山edu cn第 32卷 第 2期 2010年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．2 Ｆｅｂ．2010 ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3--ＭｇＯ精炼渣氮行为 王 敏 包燕平 崔 衡 吴华杰 刘建华 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京 100083 摘 要 通过回归得到了氮容量 ＣＮ 与温度 Ｔ和光学碱度 Λ的关系公式‚并解释了氮进入熔渣的两种机理．通过回归公式绘 制了 ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3（ｗＭｇＯ ＝10％ ）渣系的等氮容量图．结果表明：相同氮容量渣系‚随着钢液中 ［％Ａｌ］ｓ增加‚渣／钢间氮分 配比 ＬＮ 增加；相同 ［％Ａｌ］ｓ情况下‚随着氮容量的增加‚渣／钢间氮分配比显著增加．高氮容量渣在渣／钢界面上会有很高的脱 氮能力‚在冶炼超低氮钢 （ｗ［Ｎ］ ＜3×10 －5 ）时‚熔渣是进行脱氮和防止增氮的重要环节． 关键词 渣；脱氮；光学碱度；数据回归 分类号 ＴＦ703∙6 ＮｉｔｒｏｇｅｎｂｅｈａｖｉｏｒｉｎＣａＯ-ＳｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3-ＭｇＯｒｅｆｉｎｉｎｇｓｌａｇｓ ＷＡＮＧＭｉｎ‚ＢＡＯＹａｎ-ｐｉｎｇ‚ＣＵＩＨｅｎｇ‚ＷＵＨｕａ-ｊｉｅ‚ＬＩＵＪｉａｎ-ｈｕａ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｆｏｒｍｕｌａｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ‚ｎｉｔｒｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｏｐｔｉｃａｌｂａｓｉｃｉｔｙｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｅｎｔｅｒｉｎｇｉｎｔｏｓｌａｇｓｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｉｓｏｇｒａｍｓｏｆｎｉｔｒｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙｉｎ ＣａＯ-ＳｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3-ＭｇＯ （ｗＭｇＯ ＝10％ ） ｍｅｌｔｓｗｅｒｅｄｅｐｉｃｔｅｄｂｙｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｉｔｒｉｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｉｏ ＬＮ ｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ［％Ａｌ］ｓｉｎｓｔｅｅｌｗｈｅｎｔｈｅｎｉｔｒｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙｉｓａｃｏｎｓｔａｎｔａｎｄＬＮ ｉｎｃｒｅａｓｅｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｎｉｔｒｉｄｅ ｃａｐａｃｉｔｙｗｈｅｎｔｈｅ［％Ａｌ］ｓｉｓａｃｏｎｓｔａｎｔ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｌａｇｓａｎｄｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｗｉｔｈｈｉｇｈｎｉｔｒｉｄｅｃａｐａｃｉｔｙｈａｓｓｔｒｏｎｇａｂｉｌｉｔｙｔｏ ｒｅｄｕｃｅｎｉｔｒｉｄｅｉｎｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌ．Ｓｌａｇｓｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｔｏｒｅｍｏｖｅｎｉｔｒｉｄｅｉｎｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｆｒｏｍｎｉｔｒｏｇｅｎｐｉｃｋ-ｕｐｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｌｏｗ-ｎｉｔｒｉｄｅｓｔｅｅｌｗｈｏｓｅｓｏｌｕｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｓｂｌｏｗ3×10 －5． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｒｅｆｉｎｉｎｇｓｌａｇ；ｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｃａｌｂａｓｉｃｉｔｙ；ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ 收稿日期：2009--05--18 基金项目：“十一五 ”国家科技支撑计划资助项目 （Ｎｏ．2006ＢＡＥ03Ａ06） 作者简介：王 敏 （1982－ ）‚男‚博士研究生；包燕平 （1963－ ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｂａｏｙｐ＠ｍｅｔａｌｌ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 氮在钢中有双重作用‚可以形成氮化物细化晶 粒‚但大部分情况下它对钢是有害的．例如‚氮与钢 中 Ｔｉ、Ｖ等元素生成稳定的带有棱角的脆性氮化物‚ 并分布在晶界上‚使钢的高温强度和高温塑性变 坏 ［1］‚现代超深冲优质 ＩＦ钢要求氮质量分数 ｗＮ ＜ 3×10 －5． 脱氮主要有两种方式：①真空脱氮；②熔渣脱 氮．在氮含量较高时真空可以有效地脱氮‚但是当 氮的质量分数小于 3×10 －5时‚真空脱氮效果已不 明显‚进行真空处理后控制熔渣脱氮和防止二次氧 化增氮更加重要．本文从熔渣控氮角度出发得到了 熔渣氮容量与光学碱度和温度的关系‚以及不同渣 系氮分配比的关系‚从而指导冶炼超低氮钢种时熔 渣的控制． 1 氮进入熔渣的机理 研究表明‚氮进入熔渣有两种方式：①当熔渣中 不含 Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等网状结构氧化物时‚氮以自由氮 离子形式进入熔渣 ［2］；②当熔渣中含有 Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 等网状结构氧化物时‚氮与渣中的网状结构氧化物 发生反应‚以结合氮的形式进入熔渣中 ［3--5］． 1 2 Ｎ2（ｇ）＋ 3 2 （Ｏ 2－ ）＝（Ｎ 3－ ）＋ 3 4 Ｏ2（ｇ）‚ Ｋ（1） ＝（ａＮ－3·ｐ 3 4 Ｏ2 ）／（ｐ 1 2 Ｎ2·ａ 3 2 Ｏ2－ ） （1） ＣＮ ＝（％Ｎ 3－ ）·ｐ 3／4 Ｏ2 ／ｐ 1／2 Ｎ2 ＝Ｋ（1）·ａ 3／2 Ｏ2－ ／ｆＮ3－ （2） DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．02．006