徐学禄等：熔渣脱氨动力学模型 ·91· 成为50%SiO2一10%TiO2一40%B203,通过分析实验数据可以得到以下主要结果. 1.1熔渣的脱氮效果 60 图1是66.7Pa真空度和1600C条件下 50 熔渣脱氨的实验结果，从曲线可以看出，该熔 渣脱氨效果明显. 40 0 1.2钢液中铝含量对熔渣脱氨的影响 ÷30 20 熔渣脱氮的离子反应式为： [N]+(O2-)=(N3-)+[O] (1) 10 氯容量的定义式为： 0 10 15 20 CNd- - t/min (2) JNJ·rNJ 图11873K66.7Pa真空度下试验熔渣的脱氨曲线 氨容量只与渣的组成和温度有关，它能准确地反映熔渣 溶解和固定氮的能力 渣钢之间氮的的分配比可由下式表示： 25f Ln=IN=Sw·fN (3) I[N]o]2 20 由(3)式可知，氮在渣钢之间的分配比随渣氨容量 的增加而增加，随钢液中的氧位升高而下降.当渣的组 成和温度一定时，氮容量一定，氨的分配比受氧位控制.子 钢液中的铝含量能有效地控制氧位.图2是钢液中 10 铝含量对氮在渣钢间平衡分配比的实验关系曲线，可以 看出，铝含量越高，则氨在渣钢间的平衡分配比越大， 1.3熔渣脱氨反应的限制性环节 0.01 0.020.030.040.05 w/% 由双膜传质理论，方程式(1)描述的熔渣脱氮反应 可分为5个步骤：(1)渣中()2-)向钢渣界面传质： (2)钢液中[N]向钢渣界面传质；(3)[N门和(O2-) 图2LN与x实验关系曲线 在渣钢界面发生化学反应；(4)生成的(N3-)向渣液扩散；(5)生成的[O]向钢液扩散. 文献[1~3]及作者的关于熔渣脱氮的限制性环节研究结果表明，氨在钢液中的扩散是 整个熔渣脱氮反应的限速环节.氨在钢液中传质的速度方程也即整个熔渣脱氮反应的速度方 程为： drcn(ro) (4) 式中：N为氮在钢液中传质系数；A、V分别为钢渣有效接触面积和钢液体积；)一xI徐学禄等 : 熔 渣脱氮动 力学模 型 成为 50 % 51 0 2 一 10 % TI O Z 一 40 写 B : 0 3 , 通过 分 析 实验数 据 可 以 得 到 以 下主 要结 果 · 熔渣的脱氮效果 罗 ,. 。一 图 1 是 6 6 . 7 P a 真 空 度 和 1 6 0 0 ` C 条 件 下 熔渣脱氮 的 实验 结果 . 从 曲线可 以 看出 , 该熔 渣脱氮效果 明显 . 2 钢液中铝 含量对熔渣 脱氮的影响 n j 勺.皿 一 11 了`、 熔渣脱氮 的离子 反应 式为 : [ N ] + ( 0 2一 ) = ( N 3 一 ) + [ O ] 氮 容量 的定 义式 为 : 】. - - - ~ O } 万卜~ ~ { l 10 15 2 0 k , · a 之断兰 印 3一 ~ - 了小了 一 /而 n x ( N ) . a [ 。 〕 3 尹 2 f[ N ] · x [ N〕 (2 ) 图 1 18 73 K “ . 7P 。 真 空度下试验熔渣 的脱氮曲线 氮容 量 只与渣 的组成和 温度 有关 , 它 能准 确地 反 映熔 渣 溶解 和 固定氮 的能力 . 渣钢 之间氮 的的分 配 比可 由下 式表 示 : L 、 一 鱼理〕 x 〔 N j 心 N 3一 . 几J N 3一 ( 3 ) a 〔 。 〕 3 / 2 由 ( 3 ) 式 可知 , 氮在渣钢 之 间的分 配 比随 渣氮 容量 的增 加而 增加 , 随钢液 中的氧 位 升高而 下 降 . 当渣 的组 1 5 成和 温度 一定 时 , 氮 容量一 定 , 氮 的分 配 比受 氧位控 制 · 才 钢液 中的铝 含量能有 效地控 制 氧位 · 图 2 是钢 液 中 l 。 铝含 量对氮 在渣钢 间平衡 分配 比的 实验 关 系 曲线 , 可 以 看出 , 铝含 量越高 , 则氮 在渣钢 间 的平 衡分 配 比 越 大 . 5 3 熔 渣脱氮 反应 的限制 性环节 / / - 一 . 一, 丫 止 / / 0力 3 毛、 汀u0/ 0 0 4 0 0 5 由双 膜传 质理论 , 方程 式 ( 1) 描 述 的熔 渣 脱氮 反应 可分 为 5 个 步骤 : ( l) 渣 中 ( O 艺一 ) 向钢 渣 界面 传 质 ; ( 2 ) 钢 液 中 [ N 」向钢 渣界 面传质 ; ( 3 ) [ N ] 和 ( 0 2一 ) 图 2 L N 与 x 协 l] 实验关 系曲线 在渣钢 界面 发生化 学反 应 ; (4 ) 生成 的 ( N 3 一 ) 向渣液 扩散 ; (5 ) 生 成 的 [ 0 ] 向钢 液 扩散 . 文 献 [ 1一 3 〕及 作者 川 的关 于熔 渣脱 氮 的限制 性环节 研 究结 果表 明 , 氮在 钢 液 中 的扩 散是 整个 熔渣 脱 氮反应 的限速 环 节 . 氮在 钢液 中传质 的速 度方程 也 即整 个熔 渣脱 氮 反应 的速 度方 程 为 : d x 〔 N 」 A , 丽走[ N 〕{ x [ N 〕 x l N : } ( 4 ) 式 中 : 气 N 〕为 氮在钢 液 中传质系数 ; A 、 V 分 别 为钢渣 有效 接触面 积和 钢 液体积 ; x 囚 一 二I N :