宋磊等：含锰钢RH真空过程锰的迁移行为 337· Hot Bend (Inlet/Outlet) 的形式附着于内壁或者堆积在管道内部. Top of upper tank 由于钢液在RH真空室和钢包不断循环，Mn Middle of upper tank Upper tank 在钢液向气-液相界面的传质不是M气化的限制 Lower of upper tank Upper vacuum chamber- 性环节.因此，决定Mn气化挥发速率的主要是由 Upper of lower tank Lower tank ower vacuum chamber.」 锰在液-气和气-液传质过程决定的，这两个步骤 主要跟真空度有关，真空室内气体压力越低，Mn 向气相主体中传质的驱动力就越大，传质速率也 Dip tube 就越大，锰在液-气的传质过程就更容易发生.而 目前针对钢液Mn在真空条件下的气化动力学研 究还不够深入，缺乏准确的动力学模型预测Mn的 Molten steel 气化行为，如钢液比表面积、熔渣厚度和钢液中其 他元素等因素对Mn气化的量化影响规律2)，这也 图9结瘤物取样位置示意图 是含锰钢真空过程合金元素精准化控制需要重点 Fig.9 Schematic diagram of the nodulation sampling position 考虑的另一个问题和后续研究的重点 表5不同温度时各种金属元素的平衡蒸气压 Table 5 Equilibrium vapor pressure of various metal elements at different temperatures Temperature/K Equilibrium vapor pressure of Si/Pa Equilibrium vapor pressure of Fe/Pa Equilibrium vapor pressure of Mn/Pa 1673 0.04 033 893 1733 0.10 0.81 1604 1793 0.26 1.86 2760 □0.50 e50 (b) 0.45 0.6 Figure.d 40 0.5(a) 0.40 Figure.c 0.35 0 0.30 30 0.25 0.20 20 0.1 0 0.15 8×10 0.10 6 0.05 Mn 4 Mn Mn Mn 休 2 0 0 10002000300040005000600070008000 Degree of vacuum/Pa 0.5 (c) (d) 0.4 0.4 0.3 0.3 20.2 0.1 0.1 0.0020.0040.0060.0080.010 3001400 15001600170018001900 TA 图10不同温度和成分下，钢液中锰合金元素平衡蒸气压变化图()，在1873K下，锰的挥发量与真空度的变化关系图(b),在1873K下，锰合金 元素蒸气压与摩尔分数变化关系图(c),在Xm=0.0078时，锰合金元素蒸气压与温度变化关系图() Fig.10 Variation(a)of the equilibrium vapor pressure of Mn alloy in molten steel for different temperatures and compositions,relationship(b)between the amount of Mn volatilization and the degree of vacuum at 1873 K,relationship(c)between vapor pressure and molar fraction of manganese alloy elements at 1873 K,relationship(d)between vapor pressure of manganese alloy element and temperature change at0078的形式附着于内壁或者堆积在管道内部. 由于钢液在 RH 真空室和钢包不断循环，Mn 在钢液向气−液相界面的传质不是 Mn 气化的限制 性环节. 因此，决定 Mn 气化挥发速率的主要是由 锰在液−气和气−液传质过程决定的，这两个步骤 主要跟真空度有关，真空室内气体压力越低，Mn 向气相主体中传质的驱动力就越大，传质速率也 就越大，锰在液−气的传质过程就更容易发生. 而 目前针对钢液 Mn 在真空条件下的气化动力学研 究还不够深入，缺乏准确的动力学模型预测 Mn 的 气化行为，如钢液比表面积、熔渣厚度和钢液中其 他元素等因素对 Mn 气化的量化影响规律[12] ，这也 是含锰钢真空过程合金元素精准化控制需要重点 考虑的另一个问题和后续研究的重点. 表 5 不同温度时各种金属元素的平衡蒸气压 Table 5 Equilibrium vapor pressure of various metal elements at different temperatures Temperature/K Equilibrium vapor pressure of Si/Pa Equilibrium vapor pressure of Fe/Pa Equilibrium vapor pressure of Mn/Pa 1673 0.04 033 893 1733 0.10 0.81 1604 1793 0.26 1.86 2760 Upper of lower tank Lower tank Upper vacuum chamber Lower vacuum chamber Hot Bend (Inlet/Outlet) Top of upper tank Middle of upper tank Upper tank Lower of upper tank Dip tube Molten steel 图 9    结瘤物取样位置示意图 Fig.9    Schematic diagram of the nodulation sampling position 0.2 0.4 0.5 (c) 0.3 0.1 0 0.002 0.004 0.006 0.008 X[Mn] X[Mn] 0.010 PMn/Pa 0.2 0.4 0.5 0.6 0.3 0.1 0 PMn/Pa PMn/Pa 0.2 0.4 (d) 0.3 0.1 0 1300 1500 1600 1700 1400 1800 T/K T/K 1900 PMn/Pa 20 40 50 (b) (a) 30 10 0 1000 1400 0 2 4 Figure.c Figure.d 6 8 ×10−3 1500 1600 1700 1800 0 3000 4000 5000 7000 2000 6000 Mn Mn Mn Mn Degree of vacuum/Pa 8000 Percentage of volatile manganese/% 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 图 10    不同温度和成分下，钢液中锰合金元素平衡蒸气压变化图（a），在 1873 K 下，锰的挥发量与真空度的变化关系图（b），在 1873 K 下，锰合金 元素蒸气压与摩尔分数变化关系图（c），在 X[Mn] = 0.0078 时，锰合金元素蒸气压与温度变化关系图（d） Fig.10    Variation (a) of the equilibrium vapor pressure of Mn alloy in molten steel for different temperatures and compositions, relationship (b) between the amount of Mn volatilization and the degree of vacuum at 1873 K, relationship (c) between vapor pressure and molar fraction of manganese alloy elements at 1873 K, relationship (d) between vapor pressure of manganese alloy element and temperature change at X[Mn]=0.0078 宋    磊等： 含锰钢 RH 真空过程锰的迁移行为 · 337 ·