李文博等：不同钙合金对钢液脱砷作用的实验研究 ·485 不同加入量脱砷Ca系合金、反应时间、改进渣与原渣 1.2实验方案 和不同初始砷含量对钢液脱砷的影响进行相关的实验 实验前，对所用含碑钢样切割成合适大小，表面用 研究和分析.钢液初始砷含量较高时，对加入到钢液 砂纸打磨光滑，去除表面铁锈，防止钢样融化后钢液增 中Ca系合金用于脱砷和脱硫的利用率进行探讨，为 氧.所用Al粉、CaC,、Si-Ca-Ba合金、Ca-Al线和纯Ca Ca系合金应用于钢液脱砷提供可行性参考依据. 线事先存储于密闭不通风处，防止因吸水而引起潮解 1实验 和氧化. 在对Ca0-SiO2-Al,0,-Mg0四元精炼渣物化性能 1.1实验设备及原材料 研究的基础上，配制钢样原精炼渣成分以及改进渣，其 本实验在MoSi,管式电阻炉内进行，其结构如图1 成分如表2和表3所示.实验所用渣料质量为钢样的 所示.实验所用的主要原材料如下： 15%.所用原料Ca0、AL203、Si02和Mg0均为化学纯 (1)含砷钢样化学成分（质量分数）为[C]= 试剂配制而成，并分别储存于已经装好的试剂瓶内，于 0.45%,w[Si]=0.37%,wMn]=1.0%,w[S]= 干燥阴凉处密封保存.实验前，将Ca0、AL203、Si02和 0.0040%~0.0074%,1w[0]=0.0019%,0[P]≤ Mg0按照表2及表3所示比例均匀混合，放置在高纯 0.035%,10[As]=0.084%~0.097%（高砷)、w[As]= 石墨坩埚内（内径Φ55mm,外径Φ75mm,外高120mm, 0.041%~0.047%(中砷)，0[As]=0.015%~ 内高110mm),在马弗炉内先升温至1000℃，在1000 0.020%(低砷)； ℃保温0.5h,随后继续升温至1600℃，并在1600℃保 密封法兰 温0.5h使其融化均匀，然后随炉冷却.将冷却后的预 防护致 熔渣破碎、研磨、筛分和干燥.采用精炼渣配加不同C 加热棒 系合金的实验方案如表4所示.其中Ca-Al线和纯Ca 耐火材料 线在实验前切割成合适尺寸，称量，最后用锡纸包裹， 炉脖、 防止切割后空气对Ca一Al线和纯Ca线造成氧化而使 刚玉炉管 有效Ca含量降低. 立柱 表2精炼渣化学成分（质量分数） Table 2 Chemical composition of the refining slag Ca0 Si02 A203 Mgo 50 15 20 10 表3改进后精炼渣化学成分（质量分数） Q> Table 3 Chemical composition of the improved refining slag% 650 Ca0 SiOz A203 Mgo 图1MaSi,管式电阻炉示意图（单位：mm) 51.3 9.5 34.2 5 Fig.1 Schematic illustration of the resistance stove with MoSi, (unit:mm) 1.3实验方法 (2)脱氧用化学纯AI粉： (1)称量所取钢样，将其放入电熔镁砂氧化镁坩 (3)化学纯CaC2试剂： 埚中（内径Φ50mm,外径Φ70mm,外高140mm,内高 (4)Si-Ca-Ba合金，主要用于钢液精炼过程与砷 125mm),外套石墨坩埚，放入MoSi,高温电阻炉内，通 进行反应，其化学成分如表1所示： 电升温. (5)脱砷用Ca一A1线，其化学成分（质量分数)为 (2)待温度升至500℃左右开始通入高纯氩气保 w[Ca]=55%,w[Al]=35%,余量为Fe: 护（纯度≥99.999%），流量为120L·h.温度升至 1600℃时，保持恒温状态0.5h. (6)脱砷用纯Ca线，其化学成分（质量分数）为 w[Ca]=97%,余量为Fe; (3)恒温0.5h后，对钢液取初始钢样S, (7)化学纯试剂Ca0、Si02、Al,03和Mg0. (4)用铁钳将事先混合均匀的预熔精炼渣加入到 钢液中，加入完毕后，恒温20min.待精炼渣融清，用硬 表1SiCa-Ba合金化学成分（质量分数） 铁丝将事先用薄铁皮包好的！粉加入到钢液中，用 Table 1 Chemical composition of the Si-Ca-Ba alloy Al,0,棒搅拌钢液.搅拌时间为2min,钢液静置10min. Ca Si Ba 0 Fe (5)用硬铁丝将事先用锡纸包裹好的脱砷合金加 16.21 51.6 14.21 1.4 余量 入钢液中，并开始计时，加入后不停地用A山203棒搅拌李文博等: 不同钙合金对钢液脱砷作用的实验研究 不同加入量脱砷 Ca 系合金、反应时间、改进渣与原渣 和不同初始砷含量对钢液脱砷的影响进行相关的实验 研究和分析． 钢液初始砷含量较高时，对加入到钢液 中 Ca 系合金用于脱砷和脱硫的利用率进行探讨，为 Ca 系合金应用于钢液脱砷提供可行性参考依据． 1 实验 1. 1 实验设备及原材料 本实验在 MoSi2管式电阻炉内进行，其结构如图 1 所示． 实验所用的主要原材料如下: ( 1) 含砷钢样化学成分( 质量分数) 为 w［C］= 0. 45% ，w［Si］ = 0. 37% ，w［Mn］ = 1. 0% ，w［S］ = 0. 0040% ～ 0. 0074% ，w［O］ = 0. 0019% ，w［P］≤ 0. 035% ，w［As］= 0. 084% ～ 0. 097% ( 高砷) 、w［As］= 0. 041% ～ 0. 047% ( 中 砷 ) ，w ［As］ = 0. 015% ～ 0. 020% ( 低砷) ; 图 1 MoSi2管式电阻炉示意图( 单位: mm) Fig． 1 Schematic illustration of the resistance stove with MoSi2 ( unit: mm) ( 2) 脱氧用化学纯 Al 粉; ( 3) 化学纯 CaC2试剂; ( 4) Si--Ca--Ba 合金，主要用于钢液精炼过程与砷 进行反应，其化学成分如表 1 所示; ( 5) 脱砷用 Ca--Al 线，其化学成分( 质量分数) 为 w［Ca］= 55% ，w［Al］= 35% ，余量为 Fe; ( 6) 脱砷用纯 Ca 线，其化学成分( 质量分数) 为 w［Ca］= 97% ，余量为 Fe; ( 7) 化学纯试剂 CaO、SiO2、Al2O3和 MgO． 表 1 Si--Ca--Ba 合金化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the Si--Ca--Ba alloy % Ca Si Ba O Fe 16. 21 51. 6 14. 21 1. 4 余量 1. 2 实验方案 实验前，对所用含砷钢样切割成合适大小，表面用 砂纸打磨光滑，去除表面铁锈，防止钢样融化后钢液增 氧． 所用 Al 粉、CaC2、Si--Ca--Ba 合金、Ca--Al 线和纯 Ca 线事先存储于密闭不通风处，防止因吸水而引起潮解 和氧化． 在对 CaO--SiO2--Al2O3--MgO 四元精炼渣物化性能 研究的基础上，配制钢样原精炼渣成分以及改进渣，其 成分如表 2 和表 3 所示． 实验所用渣料质量为钢样的 15% ． 所用原料 CaO、Al2 O3、SiO2 和 MgO 均为化学纯 试剂配制而成，并分别储存于已经装好的试剂瓶内，于 干燥阴凉处密封保存． 实验前，将 CaO、Al2 O3、SiO2 和 MgO 按照表 2 及表 3 所示比例均匀混合，放置在高纯 石墨坩埚内( 内径 55 mm，外径 75 mm，外高 120 mm， 内高 110 mm) ，在马弗炉内先升温至 1000 ℃，在 1000 ℃ 保温 0. 5 h，随后继续升温至 1600 ℃，并在 1600 ℃保 温 0. 5 h 使其融化均匀，然后随炉冷却． 将冷却后的预 熔渣破碎、研磨、筛分和干燥． 采用精炼渣配加不同 Ca 系合金的实验方案如表 4 所示． 其中 Ca--Al 线和纯 Ca 线在实验前切割成合适尺寸，称量，最后用锡纸包裹， 防止切割后空气对 Ca--Al 线和纯 Ca 线造成氧化而使 有效 Ca 含量降低． 表 2 精炼渣化学成分( 质量分数) Table 2 Chemical composition of the refining slag % CaO SiO2 Al2O3 MgO 50 15 20 10 表 3 改进后精炼渣化学成分( 质量分数) Table 3 Chemical composition of the improved refining slag % CaO SiO2 Al2O3 MgO 51. 3 9. 5 34. 2 5 1. 3 实验方法 ( 1) 称量所取钢样，将其放入电熔镁砂氧化镁坩 埚中( 内径 50 mm，外径 70 mm，外高 140 mm，内高 125 mm) ，外套石墨坩埚，放入 MoSi2高温电阻炉内，通 电升温． ( 2) 待温度升至 500 ℃左右开始通入高纯氩气保 护( 纯度≥99. 999% ) ，流量为 120 L·h － 1 ． 温度升至 1600 ℃时，保持恒温状态 0. 5 h． ( 3) 恒温 0. 5 h 后，对钢液取初始钢样 S1 ． ( 4) 用铁钳将事先混合均匀的预熔精炼渣加入到 钢液中，加入完毕后，恒温20 min． 待精炼渣融清，用硬 铁丝将事先用薄铁皮包好的 Al 粉加入到钢液中，用 Al2O3棒搅拌钢液． 搅拌时间为 2 min，钢液静置10 min． ( 5) 用硬铁丝将事先用锡纸包裹好的脱砷合金加 入钢液中，并开始计时，加入后不停地用 Al2O3棒搅拌 · 584 ·