第2期 王敏等：C0-SD,-AlO,Mgp精炼渣氮行为 .177. 量分数比的增大，C增大；当SD2质量分数一定 -11.0 -11.5 时，随着WCO /WAROS质量分数比的增加，C减小；所 -12.0 以，在利用熔渣脱氨时应选择高WsD wA0、低 -12.5 Wc/wato,质量分数比的渣系以保证有较高的C 章-13.0 在结晶器保护渣中，为了防止二次氧化增氮，应选择 -13.5 低氮容量的渣系 -14.0 2.2渣钢氮分配计算 -14.5 铝脱氧时钢渣界面氧分压P2、氨分压2、渣/ -14.5 -135 -12.5-11.5-10.5 实验值 钢间氨分配比L分别由下式决定， 图2C实验值和预测值的关系 Fig 2 Relationship between prediction and experiental vales of 2[A+20,=(A0): lCN △，G2=-1554000+377.6Tmo8) 利用式(8)作1873K下Ca0S02Ab03Mg0 (10) (wu0=10%)渣系的等C线，如图新示. 2N=[N△G2-3600+23.89TJ小mor1 1.00 K()=f [%N]/PN2 (11) 0.25 0.75 k-像-c《k哈) (12) A:SiO,/ALO,=1 /0.50 B:Si021AL,0,=3 其中，K山为反应(11)的平衡常数，Lw为渣钢间氮 050 C:CaO/ALO,=1 D:Ca0/AL,0,=3 的分配比，[%N]为钢液中溶解氨含量，(%N)为熔 0.75 0.25 渣中氨含量，（为钢液中[%N的活度系数 由式(12)可知渣钢间氮的分配比与氧分压 1.00/\D P成正比，通过控制渣钢间氧分压和选择高氨容 AL,010 0.25 0.50 0.75 1.00Ga0 量的渣可以很有效地脱氮.利用式(10)和式(12) 图31873K下C0-SD2-Ab0sM0(ww0=10%)渣系等 可以得到钢中[%A与L之间的关系如下式： C线 L=Cw·frK6·[%A]Kas) Fig 3 Iso-Cs of the slag system (Ca0 SD2AbOs Mg (wo= 1%))at1873K (13) 以某厂F钢为例进行计算，DCO5的典型化学 图3表明：在Ca0一定时，随着wsD2wAog质 成分如表2所示 表2F钢成品化学成分（质量分数） Table2 Chemn ical composition of F steel % Si Mn AL AL Ti N 0.0014 0.010 0.12 0.008 0.0071 0.0519 0.0484 0.0573 0.0023 根据不同组元的相互作用系数e(i)]利用 随着氨容量的增加渣钢间氮分配比显著增加，当 W agner模型计算组元的活度系数{，=1.01、f= [%A=0.05时，gC从一12.5增大到一11.5渣 0.93和熔渣成分(wen=40%一45%，w2=5%~ 钢间氮分配比L从2.11增大到21.1，增大了9倍 10%,wM0=%~10%,w0=40%~45%)李太 所以在精炼过程中选择高氮容量的渣完全可以满足 全利用Facsage计算了Ca0-Ak0,-SD:-Mg0 熔渣脱氮治炼超低氮钢的要求， (wp=10%渣系的等A0活度线，查得a4o= 以某钢厂为例进行讨论，钢水质量W1=210t 0.010.03,取aos=0.01利用式(13)作图4 渣重We=2.5t出钢后钢中[%N]=35×10-, 图4表明：相同氮容量渣系随着钢液中[%A] 1873K下当[%A]=0.05,渣的氮容量Cw为3.1× 增加渣钢间氮分配比L增加；相同[%A]情况下 102(gC=-11.5)时渣俪间氨分配比L=第 2期 王 敏等： ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3--ＭｇＯ精炼渣氮行为 图 2 ｌｇＣＮ 实验值和预测值的关系 Ｆｉｇ．2 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅｓｏｆ ｌｇＣＮ 利用式 （8）作 1873Ｋ下ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3--ＭｇＯ （ｗＭｇＯ ＝10％ ）渣系的等 ｌｇＣＮ 线‚如图 3所示． 图 3 1873Ｋ下 ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3--ＭｇＯ （ｗＭｇＯ ＝10％ ）渣系等 ｌｇＣＮ 线 Ｆｉｇ．3 Ｉｓｏ-ｌｇＣＮ ｏｆｔｈｅｓｌａｇｓｙｓｔｅｍ （ＣａＯ-ＳｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3-ＭｇＯ （ｗＭｇＯ ＝ 10％ ）） ａｔ1873Ｋ 图 3表明：在 ＣａＯ一定时‚随着 ｗＳｉＯ2／ｗＡｌ2Ｏ3质 量分数比的增大‚ＣＮ 增大；当 ＳｉＯ2 质量分数一定 时‚随着 ｗＣａＯ／ｗＡｌ2Ｏ3质量分数比的增加‚ＣＮ 减小；所 以‚在利用熔渣脱氮时应选择高 ｗＳｉＯ2／ｗＡｌ2Ｏ3、低 ｗＣａＯ／ｗＡｌ2Ｏ3质量分数比的渣系以保证有较高的 ＣＮ． 在结晶器保护渣中‚为了防止二次氧化增氮‚应选择 低氮容量的渣系． 2∙2 渣钢氮分配计算 铝脱氧时钢渣界面氧分压 ｐＯ2、氮分压 ｐＮ2、渣／ 钢间氮分配比 ＬＮ 分别由下式决定． 2［Ａｌ］ ＋ 3 2 Ｏ2＝（Ａｌ2Ｏ3）ｓ‚ ΔｒＧ ○－ ＝－1554000＋377∙6Ｔ‚Ｊ·ｍｏｌ －1［8‚14］ （10） 1 2 Ｎ2＝［Ｎ］‚ΔｓｏｌＧ ○－ ＝3600＋23∙89Ｔ‚Ｊ·ｍｏｌ －1［15］‚ Ｋ（11） ＝ｆＮ ［％Ｎ］／Ｐ 1／2 Ｎ2 （11） ＬＮ ＝ （％Ｎ） ［％Ｎ］ ＝ＣＮ·ｆＮ／（Ｋ（11）·Ｐ 3／4 Ｏ2 ） （12） 其中‚Ｋ（11）为反应 （11）的平衡常数‚ＬＮ 为渣／钢间氮 的分配比‚［％Ｎ］为钢液中溶解氮含量‚（％Ｎ）为熔 渣中氮含量‚ｆＮ 为钢液中 ［％Ｎ］的活度系数． 由式 （12）可知渣钢间氮的分配比与氧分压 Ｐ －3／4 Ｏ2 成正比‚通过控制渣钢间氧分压和选择高氮容 量的渣可以很有效地脱氮．利用式 （10）和式 （12） 可以得到钢中 ［％Ａｌ］与 ＬＮ 之间的关系如下式： ＬＮ ＝ＣＮ·ｆＮ·ｆＡｌ·Ｋ 1／2 （10）·［％Ａｌ］／（Ｋ（11）·ａ 1／2 Ａｌ2Ｏ3 ） （13） 以某厂 ＩＦ钢为例进行计算‚ＤＣ05的典型化学 成分如表 2所示． 表 2 ＩＦ钢成品化学成分 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ2 ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＩＦｓｔｅｅｌ ％ Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ａｌｔ Ａｌｓ Ｔｉ Ｎ 0∙0014 0∙010 0∙12 0∙008 0∙0071 0∙0519 0∙0484 0∙0573 0∙0023 根据不同组元的相互作用系数 ｅ（ｉ‚ｊ） ［15］利用 Ｗａｇｎｅｒ模型计算组元的活度系数 ｆＡｌ＝1∙01、ｆＮ ＝ 0∙93和熔渣成分 （ｗＣａＯ ＝40％ ～45％‚ｗＳｉＯ2 ＝5％ ～ 10％‚ｗＭｇＯ ＝5％ ～10％‚ｗＡｌ2Ｏ3 ＝40％ ～45％ ）．李太 全 ［16］利用 Ｆａｃｓａｇｅ计算了 ＣａＯ--Ａｌ2Ｏ3--ＳｉＯ2--ＭｇＯ （ｗＭｇＯ ＝10％ ）渣系的等 Ａｌ2Ｏ3 活度线‚查得 ａＡｌ2Ｏ3 ＝ 0∙01～0∙03‚取 ａＡｌ2Ｏ3 ＝0∙01‚利用式 （13）作图 4． 图 4表明：相同氮容量渣系随着钢液中 ［％Ａｌ］ 增加渣钢间氮分配比 ＬＮ 增加；相同 ［％Ａｌ］情况下 随着氮容量的增加渣／钢间氮分配比显著增加．当 ［％Ａｌ］ ＝0∙05时‚ｌｇＣＮ 从 －12∙5增大到 －11∙5渣 钢间氮分配比 ＬＮ 从2∙11增大到21∙1‚增大了9倍． 所以在精炼过程中选择高氮容量的渣完全可以满足 熔渣脱氮冶炼超低氮钢的要求． 以某钢厂为例进行讨论‚钢水质量Ｗｓｔｅｅｌ＝210ｔ‚ 渣重 Ｗｓｌａｇ＝2∙5ｔ‚出钢后钢中 ［％Ｎ］ ＝35×10 －4‚ 1873Ｋ下当 ［％Ａｌ］ ＝0∙05‚渣的氮容量 ＣＮ 为 3∙1× 10 －12 （ｌｇＣＮ ＝ －11∙5）时 渣／钢 间 氮 分 配 比 ＬＮ ＝ ·177·