·522· 北京科技大学学报 2003年第6期 法基本一致，表观反应级数为0.95，近似为一级. 制性环节可能不同；如果L,变化，不但限制性环 因此，可以确定极低硫钢的精炼脱疏表观反应级 节不同，k值不同，而且在同一限制性环节内，k亦 数为一级. 在变化，反过来，如果通过实验结果按L,值不变 3,2表观速率常数k的确定 来计算k值，根据计算结果的变化趋势就可以确 表观速度常数k与钢中疏含量[S]关系见图3. 定L,是否在变化和何为控制环节， 20 实验结果表明，表观速率常数k值并非始终 为常数，而是随着钢中硫含量的降低呈现下降的 16 y=-0.0157x2 趋势.可见，反应界面氧位发生变化引起了L,的 12 R2=0.9887 增大.从k与[S]的变化趋势可以推断，在低硫 ([S]≤60×10)条件下，关于“[S]由钢液本体向钢 一渣界面的传质是精炼脱硫过程的限制性环节” 的假设是正确的， 0 20 40 60 80 因此，极低硫钢精炼脱疏的限制性环节是[S] [S]V10-6 由钢液本体向钢一渣界面的传质. 图3表观速率常数与硫含量关系图(1600℃) Fig.3 Relationship between apparent rate constant and 4结论 sulphur content (I)采用含BaO渣系精炼极低疏钢，其脱疏 反应的反应级数为1级，但随硫含量变化直线的 可以看出，在初始硫含量≤60×10的条件下，表 斜率也有所不同，在无搅拌的条件下以5×10为 观速度常数k值并不始终为常数，而是随着硫含 界，在有搅拌的前提下以10×10为界. 量的降低而呈现下降的趋势，从多个方案的实验 (2)反应的限制性环节为[S]从钢液本体向钢 结果来看，k随着钢中硫含量的降低而呈现下降 一渣界面的传质. 的趋势，硫含量脱达到5×10以下后k值趋于恒 (3)表观速率常数k值在10~10数量级范围， 定.表观速率常数的变化趋势符合式k=m[S],不 同实验条件m,n值不同.图3中A1+B2方案符合 随着钢中硫含量的降低而均呈现下降的趋势，当 [S]≤5×10后k值趋于恒定.变化趋势符合关系式 以下关系式： k=1.57×106x23281,R2-0.9887 k=m[S],不同实验条件m,n值不同.加强搅拌、增 (2) 式中，R为相关系数，x=[S]/106 大钢渣接触面积、改善渣子的流动性等措施均可 使m,n值增加，从而使化学反应速率常数增大，加 加强搅拌、增大接触面积和改善渣子的流动 性均有利于改善脱硫的动力学条件，增大化学反 速极低硫钢精炼脱硫反应的进行. 应速率常数，加速极低硫钢精炼脱硫反应的进 参考文献 行.增大钢渣间的接触面积可使脱硫效果明显改 1 LiS Q,Zhu R.Experimental research on refining slag sys- 善.当坩埚直径为52mm时，m,n值分别为0.0135 tems containing BaO for ultra-low sulphur steel [J].J Iron 和2.4272，需要25min才能稳定地将钢中硫控制 Steel Res Int,2003,10:11 在5×10以下，而坩埚直径为58mm时，m,n值分 2黄希估.钢铁冶金原理M.北京：冶金工业出版社， 别为0.0004和4.1237，只需15mimn,脱硫速率大大 1998 提高.加强搅拌可提高脱硫速率，对极低硫钢的 3陈家祥.炼钢常用图表数据手册M小.北京：冶金工 精炼脱硫有利，但要根据炉子的实际情况如炉子 业出版社，1998：655 直径、熔池深度等适当调整搅拌强度以提高脱硫 4韩其勇，冶金过程动力学M.北京：冶金工业出版 社，1987 效率.硅钼棒管式炉中以搅拌气体量800mL/min 5蒋国昌，徐匡迪，邓健雄，渣钢持续接触式脱硫反应 为宜， 的动力学研究[).金属学报，1990,26(1)：33 3.3精炼脱硫过程的限制性环节 6朱荣，王春雷，李贵海，等.钢包浸渍罩喷粉脱疏动 如果硫的平衡分配系数L,一定，k为常数，限 力学[.北京科技大学学报，2001,23(3)：208北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 法 基 本 一 致 ， 表 观 反应 级 数 为 ， 近似 为一 级 因此 ， 可 以确 定 极低 硫 钢 的精炼 脱硫 表 观 反应 级 数 为一 级 表 观 速 率 常数 的确 定 表观 速度 常 数 与钢 中硫 含 量 【 关 系 见 图 一 丫 犯 尺 制 性 环 节 可 能不 同 如 果 变化 ， 不 但 附制 性 环 节 不 同 ， 值 不 同 ， 而 且 在 同一 限制 性 环 节 内 ， 亦 在 变 化 反 过 来 ， 如 果 通 过 实 验 结 果 按几值 不变 来 计 算 值 ， 根 据 计 算 结 果 的变 化 趋 势 就 可 以确 定 。 是 否 在 变化 和 何 为 控 制环 节 实验 结 果 表 明 ， 表 观 速 率 常 数 值 并 非 始 终 为 常数 ， 而 是 随着 钢 中硫 含量 的 降低 呈 现 下 降 的 趋 势 可 见 ， 反 应 界 面氧 位 发 生 变 化 引起 了 。 的 增 大 从 与 」的变 化 趋 势 可 以推 断 ‘， ， 在低硫 〔 蕊 ‘ 与 条 件 下 ， 关 于 “ 』由钢 液 本 体 向钢 一 渣 界 面 的传 质 是精 炼 脱 硫 过 程 的 限制 性环 节 ” 的假 设 是 正 确 的 因此 ， 极 低硫 钢 精 炼 脱硫 的 限制 性 环 节 是 【 由钢 液 本 体 向钢 一 渣 界 面 的传 质 八了 丫尸闷 日 尸口，‘ ‘ 一一‘ ‘ 一一 」 一 图 表 观速 率 常数 与硫含量 关 系 图 ℃ · 取 幻时 可 以看 出 ， 在 初 始硫 含 量 共 “ 场 的条 件 下 ， 表 观 速 度 常 数 值 并 不 始 终 为常 数 ， 而 是 随着硫 含 量 的 降低 而 呈 现 下 降 的趋 势 从 多个 方 案 的实验 结 果 来 看 ， 随着 钢 中硫 含 量 的 降低 而 呈 现 下 降 的趋 势 ， 硫 含 量 脱 达 到 护 以下 后 值 趋 于恒 定 表 观 速 率 常数 的变化趋 势 符 合 式 【 ” ， 不 同实验 条 件 ， 值 不 同 图 中 方 案 符合 以下 关 系 式 一 ， ，， 式 中 ， 为 相 关 系数 ， 二 八 一 加 强搅 拌 、 增 大 接 触 面 积 和 改善渣 子 的流 动 性 均有利 于 改善 脱硫 的动 力 学 条件 ， 增 大 化 学 反 应 速 率 常 数 ， 加 速 极 低 硫 钢 精 炼 脱 硫 反 应 的进 行 增 大 钢 渣 间 的接触 面 积 可 使脱 硫 效 果 明显 改 善 当柑 塌 直 径 为 时 ， ， 值 分 别 为 和 ， 需 要 才 能稳 定 地 将钢 中硫 控 制 在 一 以下 ， 而 柑 祸 直 径 为 时 ， ， 值 分 别 为 和 ， 只 需 ， 脱 硫 速 率 大 大 提 高 加 强搅 拌 可 提 高脱 硫 速 率 ， 对 极 低 硫 钢 的 精 炼脱硫 有 利 ， 但 要 根据 炉 子 的实 际情 况 如 炉 子 直径 、 熔 池 深度 等适 当调 整 搅拌 强度 以提 高脱 硫 效 率 硅 铝 棒 管 式炉 中 以搅 拌 气 体 量 加 为 宜 精 炼 脱 硫 过 程 的 限 制性环 节 如 果 硫 的平 衡 分 配 系 数 ， 一 定 ， 为 常 数 ， 限 结 论 采 用 含 渣系 精 炼 极 低 硫 钢 ， 其 脱硫 反应 的反 应 级 数 为 级 ， 但 随硫 含量 变 化 直 线 的 斜 率 也 有 所 不 同 ， 在 无搅 拌 的条件 下 以 硒 为 界 ， 在 有 搅 拌 的前提 下 以 “ 书 为 界 反应 的 限制 性 环 节 为 【 从钢 液 本 体 向钢 一 渣 界 面 的传 质 表观速 率 常数 值在 一 一 数量 级 范 围 ， 随着 钢 中硫 含 量 的 降低 而 均 呈现 下 降 的趋 势 ， 当 【 簇 ‘ 荀 后 值趋 于恒 定 变 化趋 势 符 合 关 系式 【 ” ， 不 同实验 条件 ， 值 不 同 加 强搅 拌 、 增 大钢 渣接触 面积 、 改善渣 子 的流 动 性 等措 施 均 可 使 ，值 增 加 ， 从 而 使 化 学 反应速 率常 数增 大 ， 加 速 极低硫 钢 精 炼 脱硫 反应 的进行 参 考 文 献 ， 一 城 ， 黄 希 估 钢铁 冶 金 原 理 北 京 冶 金 工 业 出版社 ， 陈家 祥 炼钢 常用 图表 数据 手 册 北 京 冶金 工 业 出版 社 ， 韩其 勇 冶 金 过程 动 力 学 北 京 冶 金 工 业 出版 社 ， 蒋 国 昌 ， 徐 匡 迪 ， 邓 健雄 渣钢 持续接触 式脱 硫 反应 的动 力 学研 究 金属 学报 ， ， 朱荣 ， 王 春 雷 ， 李 贵海 ， 等 钢 包 浸渍 罩 喷 粉 脱硫 动 力 学 北 京科技 大学 学报 ，