王海娟等：C02在转炉治炼中低碳铬铁过程中的探索性应用 ·153 0.034 是可行的 0.032 0.030 ■1-1009%C0,-3.0L·min (2)温度恒定的情况下，在转炉治炼过程中喷吹 0.028 。2-100%(0-3.0L·min1 0.26 适量C02有利于脱碳。在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始 0.024 阶段大量喷吹C0,能取得更好的脱碳效果：而在治炼 0.022 0.020 个 后期，在熔体内碳含量较低的情况下，高比例的02添 0.018 0.016 加适量C0,能够得到更好脱碳效果，当前实验条件 0.014 下，较佳的脱碳气氛为25%C02+75%02. 0.012 0.010 (3)在铬铁脱碳的过程中，C0,的引入具有防止 0.D08 0006 铬元素氧化的作用，喷吹气体中C0,的比例越高，防 0.004 止铬元素氧化的效果越好.熔体中碳含量越低，铬元 0.002 0 素开始发生氧化的时间越早，治炼结束时熔体中的铬 0 10152025 30 时间/ain 含量越低. 图7不同气氛对硫含量变化的影响 (4)在高碳熔体脱碳时，C02比02有更好的脱碳 Fig.7 Sulfur content variations with smelting time under the differ- 效果：相同的脱碳程度下采用高体积配比的CO,更有 ent gas atmospheres 利于保铬。这为转炉吹氧法治炼中低碳铬铁提出了新 的方向. K8=YYt位 (14) (5)实验结果初步显示C02有助于硫的脱除，但 fsfre [Fe][%oS]' 仍需进一步研究. L四=%S可=y(Y x(s-) (15) 参考文献 此处：K8表示反应n的标准平衡常数：a:表示组 [1]Tang X W,Li X F,Bai S.Production of MLCFeCr through hot 元i的活度Y:表示组元i的拉乌尔活度系数表示 charge method.Ferroalloys,2002,5:7 组元i的亨利活度系数；x,表示组元i的摩尔分数， (唐喜文，李祥飞，柏森.热装法生产中低碳铬铁.铁合金，2002 Lso表示反应n的硫的分配系数（硫在渣中含量与铁 (5):7) 液中含量的比值). 2]Li Q H.Production of MLCFeCr with top-bottom combination blo- 当反应界面上的FeO含量较高时，Fe0会带入 wing in converter.Ferroalloys,1982,19(3):16 F2·和02~离子.这两种离子在脱硫过程中起着截然 (李庆海.氧气转炉顶底复合吹炼法生产中低碳铬铁.铁合 相反的作用，由式(12)可知，当02-增加时，Ls0增大； 金，1982,19(3)：16) 由式(15)可知，当渣中的Fe2·增加，会使Ls2减小.同 B]Rick C J.Refining of charge chrome,a study of some products 时，由于存在(Fe2+)+(02-)=Fe]+[0]反应，渣 and applications//The Twelfth International Ferroalloys Congress. 中的Fe2·增多会使钢液中的[O]增多，造成有用元素 Helsinki,2010:421 的氧化.因此，FO增多不利于熔体脱硫.同时在体系 [4]Beskow K,Van Der Linde J A,Rick C J.Economic benefit of Co- 中存在的Cr与02反应后会生成Cr,0,Cr,03为高熔 lumbia stainless steel plantby using steam in industrial waste gas. 点氧化物，C,0,含量的增加会降低熔体的流动性，不 International Iron-steel Time,2010(9):15 利于硫的迁移.当喷吹02时，由于02的氧化性较强， (Beskow K,Van Der Linde J A,Rick C J.工业废气中的蒸汽 其在和C反应的同时，还会和Cr、Fe等元素发生反应， 给哥伦比亚不锈钢厂带来的经济效益.国际钢铁时代，2010 从而使界面上Cr,O,、Fe0的含量较高.由此造成喷吹 (9):15) [5]Zhu R,Bi X R,Lii M.CO2 application and development in steel- 02对脱硫不利的情况。当C02吹入熔池后，存在着 C02的裂解反应：C02=C0+1/202,即1体积的C02 making processes//Proceedings of Symposium on Steelmaking Technologies with Low Cost.Wuxi,2013:9 参与反应仅能生成0.5体积的02.在相同气体流量的 (朱荣，毕秀荣，吕明.二氧化碳在炼钢工艺的应用及发展/1 情况下，C02提供的有效[O]仅为02的一半，这意味 2013年低成本炼钢技术交流论坛论文集.无锡，2013：9) 着能够参与反应的[O]较少.在熔体中C含量较高 [6]Yin Z J,Zhu R,Yi C,et al.Basic study of dust control with CO- 时，CO2会优先与C元素发生反应，从而减少对Cr、Fe MI steelmaking process in converter.Iron Steel,2009,44(10):92 等元素的氧化.因此，喷吹C0,有利于脱硫反应的 (尹振江，朱荣，易操，等.应用COM炼钢工艺控制转炉烟尘 进行. 基础研究.钢铁，2009,44(10)：92) 4结论 7]Li M,Zhu R,Bi X R,et al.Basic study of dephosphorization- control with COMI steelmaking process in converter.Iron Steel, (1)转炉引入C02对高碳铬铁脱碳得到中碳铬铁 2009,46(8):31王海娟等: CO2 在转炉冶炼中低碳铬铁过程中的探索性应用 图 7 不同气氛对硫含量变化的影响 Fig． 7 Sulfur content variations with smelting time under the differ￾ent gas atmospheres K ( 2) = γ( S2 － ) γ( Fe2 + ) x( Fe2 + ) x( S2 － ) fS fFe［% Fe］［% S］ ， ( 14) LS( 2) = x( S2 － ) ［% S］= K ( 2) fS fFe［% Fe］ γ( S2 － ) γ( Fe2 + ) x( Fe2 + ) ． ( 15) 此处: K ( n) 表示反应 n 的标准平衡常数; ai 表示组 元 i 的活度; γi 表示组元 i 的拉乌尔活度系数; fi 表示 组元 i 的亨利活度系数; xi 表示组元 i 的摩尔分数， LS( n) 表示反应 n 的硫的分配系数( 硫在渣中含量与铁 液中含量的比值) ． 当反应界 面 上 的 FeO 含 量 较 高 时，FeO 会 带 入 Fe2 + 和 O2 － 离子． 这两种离子在脱硫过程中起着截然 相反的作用，由式 ( 12) 可知，当 O2 － 增加时，LS( 1) 增大; 由式( 15) 可知，当渣中的 Fe2 + 增加，会使 LS( 2) 减小． 同 时，由于存在( Fe2 + ) + ( O2 － ) =［Fe］+［O］反应，渣 中的 Fe2 + 增多会使钢液中的［O］增多，造成有用元素 的氧化． 因此，FeO 增多不利于熔体脱硫． 同时在体系 中存在的 Cr 与 O2 反应后会生成 Cr2O3，Cr2O3 为高熔 点氧化物，Cr2O3含量的增加会降低熔体的流动性，不 利于硫的迁移． 当喷吹 O2 时，由于 O2 的氧化性较强， 其在和 C 反应的同时，还会和 Cr、Fe 等元素发生反应， 从而使界面上 Cr2O3、FeO 的含量较高． 由此造成喷吹 O2 对脱硫不利的情况． 当 CO2 吹入熔池后，存在着 CO2 的裂解反应: CO2 = CO + 1 /2O2，即 1 体积的 CO2 参与反应仅能生成 0. 5 体积的 O2 ． 在相同气体流量的 情况下，CO2 提供的有效［O］仅为 O2 的一半，这意味 着能够参与反应的［O］较少． 在熔体中 C 含量较高 时，CO2 会优先与 C 元素发生反应，从而减少对 Cr、Fe 等元素的 氧 化． 因 此，喷 吹 CO2 有利于脱硫反应的 进行． 4 结论 ( 1) 转炉引入 CO2 对高碳铬铁脱碳得到中碳铬铁 是可行的． ( 2) 温度恒定的情况下，在转炉冶炼过程中喷吹 适量 CO2 有利于脱碳． 在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始 阶段大量喷吹 CO2 能取得更好的脱碳效果; 而在冶炼 后期，在熔体内碳含量较低的情况下，高比例的 O2 添 加适量 CO2 能够得到更好脱碳效果，当前实验条件 下，较佳的脱碳气氛为 25% CO2 + 75% O2 ． ( 3) 在铬铁脱碳的过程中，CO2 的引入具有防止 铬元素氧化的作用，喷吹气体中 CO2 的比例越高，防 止铬元素氧化的效果越好． 熔体中碳含量越低，铬元 素开始发生氧化的时间越早，冶炼结束时熔体中的铬 含量越低． ( 4) 在高碳熔体脱碳时，CO2 比 O2 有更好的脱碳 效果; 相同的脱碳程度下采用高体积配比的 CO2 更有 利于保铬． 这为转炉吹氧法冶炼中低碳铬铁提出了新 的方向． ( 5) 实验结果初步显示 CO2 有助于硫的脱除，但 仍需进一步研究． 参 考 文 献 ［1］ Tang X W，Li X F，Bai S． Production of MLCFeCr through hot charge method． Ferroalloys，2002，5: 7 ( 唐喜文，李祥飞，柏森． 热装法生产中低碳铬铁． 铁合金，2002 ( 5) : 7) ［2］ Li Q H． Production of MLCFeCr with top-bottom combination blo￾wing in converter． Ferroalloys，1982，19( 3) : 16 ( 李庆海． 氧气转炉顶底复合吹炼法生产中低碳铬铁． 铁合 金，1982，19( 3) : 16) ［3］ Ｒick C J． Ｒefining of charge chrome，a study of some products and applications/ /The Twelfth International Ferroalloys Congress． Helsinki，2010: 421 ［4］ Beskow K，Van Der Linde J A，Ｒick C J． Economic benefit of Co￾lumbia stainless steel plantby using steam in industrial waste gas． International Iron-steel Time，2010( 9) : 15 ( Beskow K，Van Der Linde J A，Ｒick C J． 工业废气中的蒸汽 给哥伦比亚不锈钢厂带来的经济效益． 国际钢铁时代，2010 ( 9) : 15) ［5］ Zhu Ｒ，Bi X Ｒ，Lü M． CO2 application and development in steel￾making processes/ /Proceedings of Symposium on Steelmaking Technologies with Low Cost． Wuxi，2013: 9 ( 朱荣，毕秀荣，吕明． 二氧化碳在炼钢工艺的应用及发展/ / 2013 年低成本炼钢技术交流论坛论文集． 无锡，2013: 9) ［6］ Yin Z J，Zhu Ｒ，Yi C，et al． Basic study of dust control with CO￾MI steelmaking process in converter． Iron Steel，2009，44( 10) : 92 ( 尹振江，朱荣，易操，等． 应用 COMI 炼钢工艺控制转炉烟尘 基础研究． 钢铁，2009，44( 10) : 92) ［7］ Lü M，Zhu Ｒ，Bi X Ｒ，et al． Basic study of dephosphorization￾control with COMI steelmaking process in converter． Iron Steel， 2009，46( 8) : 31 · 351 ·