D01:10.13374.isml00103x.2009.06.004 第31卷第6期 北京科技大学学报 Vol.31 No.6 2009年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jum.2009 钢液钙处理脱氧脱硫的动力学 唐海燕李京社郭汉杰 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现，当钙粒以喂线的形式注入钢水中时，一部分钙溶解，另一部分 变为钙气泡，气泡在上浮的过程中与钢液中的氧，硫反应.钙粒的粒径越大，气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速 率就越大.脱氧脱硫的传质系数越小：在炼钢温度范围内，上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系，但传质系数随温度 的增加面增加，随着钢液中氧、硫含量的增加，钙粒的最佳粒径增加：在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时，钙脱氧脱硫的 利用率随其粒径的增加而减小：在温度为1823K、钢液中硫的质量分数为0012%以及钢水包的深度为3m情况下，当Ca的 粒径小于0002m时，理论上Ca全部转化：当Ca的粒径在0002~0003m时，钙的转化率为84.4%. 关键词钙处理：脱氧：脱硫：动力学：最佳粒径 分类号TF762.8 Deoxidation and desulfurization dynamics of molten steel with calcium treatment TANG Hai-yan,LI Jing-she,GUO Han-jie School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Techmology Beijing Beijing 100083 ABSTRACT Baed on a dynamical research on deox idation and desulfurization of molten steel with calcium treatment.it is found that w hen solid calcium partides are fed into molten steel,some dissolve and the others become bubbles reacting with oxy gen and sul fur.The bigger the diameter of the calcium particle is,the bigger the residence time and average flotation speed of the bubble in molten steel are,and the less the mass transfer coefficients of deoxidation and desulfurization are.The residence time and flotation speed have hardly relationship with temperature in the steelmaking temperature range but the mass transfer coefficient becomes large with increasing temperature.With increasing the contents of oxygen and sulfur in molten steel,the optimal diameter of calcium parti- cles enlarges.The usage of calcium decreases with increasing partide size at a given depth of molten steel and oxygen and sulfur con- tents.Calcium particles of less than Q 002m in diameter will be wholly utilized under the condition of the temperature of 1823 K,the mass fraction of[S]of Q 012%and the depth of molten steel of 3m.The conversion rate of calcium is 84.4%w hen the particle di- ameter is in the range of 0.002 to Q 003m. KEY WORDS calcium treatment:deox idation desulfurization;kinetics;optimal particle size 钢中夹杂物多，不仅降低轧钢的成材率而且影 常强，可以使钢中的FeS、MnS夹杂转变为高熔点 响钢材的力学性能.随着精炼技术的发展从20世 (2400℃的CaS夹杂-g, 纪70年代开始，逐渐出现了钢水钙处理工艺.钙处 目前将钙加入钢水中一般有三种方式：一是直 理工艺能脱氧、脱硫改变夹杂物形态，防止水口结 接加入法将硅钙合金直接加到钢水表面，通过吹氩 瘤，清洁钢水，提高钢材质量.其原理是：钢中加入 搅拌，使钙溶于钢水中，达到处理目的：但此方法金 适量金属钙后，可以把由铝脱氧产生的高熔点的脆 属钙烧损大，处理效果差.二是喂线法，将硅钙粉末 性Ah03夹杂物处理成为含钙量较高的低熔点钙铝 作为芯部材料，外面用一层薄软的钢带包裹起来制 酸盐球状复合夹杂物（如12Ca0·7Al203),利于上 成包芯线，借用喂线机的机械力量将其以一定的速 浮：另外，由于金属钙和氧元素、硫元素的亲和力非 度插入钢水内部，当外皮熔化后，硅钙粉末在钢水内 收稿日期：200806-19 作者简介：唐海燕(1970-），女，讲师.博士，E-maik tanghaiyan9583@163.cmm钢液钙处理脱氧脱硫的动力学 唐海燕 李京社 郭汉杰 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 摘 要 通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现, 当钙粒以喂线的形式注入钢水中时, 一部分钙溶解, 另一部分 变为钙气泡, 气泡在上浮的过程中与钢液中的氧、硫反应.钙粒的粒径越大, 气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速 率就越大, 脱氧脱硫的传质系数越小;在炼钢温度范围内, 上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系, 但传质系数随温度 的增加而增加;随着钢液中氧、硫含量的增加, 钙粒的最佳粒径增加;在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时, 钙脱氧脱硫的 利用率随其粒径的增加而减小;在温度为 1 823 K 、钢液中硫的质量分数为 0.012%以及钢水包的深度为 3 m 情况下, 当 Ca 的 粒径小于 0.002 m 时, 理论上 Ca 全部转化;当 Ca 的粒径在 0.002～ 0.003 m 时, 钙的转化率为 84.4 %. 关键词 钙处理;脱氧;脱硫;动力学;最佳粒径 分类号 TF762 +.8 Deoxidation and desulfurization dynamics of molten steel with calcium treatment TANG Hai-yan , LI J ing-she, GUO Han-jie S chool of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083 ABSTRACT Based on a dynamical research on deox ida tio n and desulfurizatio n of molten steel with calcium treatment, it is found that w hen solid calcium particles are fed into molten steel, some dissolve and the others become bubbles reacting with oxy gen and sul￾fur.The bigger the diameter of the calcium particle is, the bigger the residence time and average flotation speed of the bubble in molten steel are, and the less the mass transfer coefficients of deoxidation and desulfurization are.The residence time and flotation speed have hardly relationship with tempera ture in the steelmaking temperature rang e, but the mass transfer coefficient becomeslarge w ith increasing temperature.With increasing the contents of oxy gen and sulfur in molten steel, the optimal diameter of calcium parti￾cles enlarg es .The usage of calcium decreases with increasing particle size at a given depth of molten steel and ox ygen and sulfur co n￾tents .Calcium particles of less than 0.002m in diameter will be wholly utilized under the condition of the temperature of 1823 K, the mass fraction of [ S] of 0.012% and the depth of molten steel of 3m .The conversion rate of calcium is 84.4 %w hen the particle di￾ameter is in the range o f 0.002 to 0.003m . KEY WORDS calcium treatment ;deox ida tio n;desulfurization ;kinetics ;optimal particle size 收稿日期:2008-06-19 作者简介:唐海燕( 1970—) , 女, 讲师, 博士, E-mail:t anghaiyan9583@163.com 钢中夹杂物多, 不仅降低轧钢的成材率, 而且影 响钢材的力学性能.随着精炼技术的发展, 从 20 世 纪 70 年代开始, 逐渐出现了钢水钙处理工艺 .钙处 理工艺能脱氧、脱硫, 改变夹杂物形态, 防止水口结 瘤, 清洁钢水, 提高钢材质量.其原理是:钢中加入 适量金属钙后, 可以把由铝脱氧产生的高熔点的脆 性Al2O3 夹杂物处理成为含钙量较高的低熔点钙铝 酸盐球状复合夹杂物( 如 12CaO·7Al2O3 ), 利于上 浮;另外, 由于金属钙和氧元素 、硫元素的亲和力非 常强, 可以使钢中的 FeS 、M nS 夹杂转变为高熔点 ( 2 400 ℃) 的CaS 夹杂[ 1-6] . 目前将钙加入钢水中一般有三种方式:一是直 接加入法, 将硅钙合金直接加到钢水表面, 通过吹氩 搅拌, 使钙溶于钢水中, 达到处理目的;但此方法金 属钙烧损大, 处理效果差.二是喂线法, 将硅钙粉末 作为芯部材料, 外面用一层薄软的钢带包裹起来制 成包芯线, 借用喂线机的机械力量将其以一定的速 度插入钢水内部, 当外皮熔化后, 硅钙粉末在钢水内 第 31 卷 第 6 期 2009 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.6 Jun.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.06.004