D0I:10.13374/.issn1001-053x.2012.10.008 第34卷第10期 北京科技大学学报 Vol.34 No.10 2012年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2012 铁液中A仙C复合脱氧热力学 李 宁区郭汉杰 申甜甜 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:lining924@126.com 摘要利用热力学方法，针对铁液中铁水深脱硫条件所需要的低氧含量，研究了AC0平衡时铁溶液中氧含量的变化规 律.通过对C、A1及A1C复合脱氧反应脱氧常数的比较得出，在1573K温度下，铁液中用A1C复合脱氧，其脱氧能力比单独 使用C脱氧能力强.用热力学理论得出1573K温度下铁液中用AC复合脱氧的平衡曲线.研究表明：在温度一定时，随着C 的活度ac的增大，A-C复合脱氧能力逐渐增强：在ae一定的情况下，随着温度的升高，A-C复合脱氧能力逐渐减弱. 关键词炼铁：脱氧：脱氧剂：活度系数：热力学 分类号TF512 Thermodynamics of Al-C complex deoxidizing in hot metal LI Ning,GUO Han-jie,SHEN Tian-tian School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:lining924@126.com ABSTRACT In order to meet the need of low oxygen content under the deep desulfurization conditions of hot metal,the variation of oxygen content in hot metal was studied by the thermodynamic method when the Al-C-O equilibrium reached.Compared the deoxidation constants of the C or Al single deoxidizer with the Al-C complex deoxidizer,it is found that at 1 573 K the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation is stronger than that of C deoxidation during hot metal pretreatment.The equilibrium curve of Al-C complex deoxi- dation at 1 573 K can be drawn by using the thermodynamic theory.If the temperature is constant,the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation increases with the carbon activity ac increasing:but if ac is constant,the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation lowers as the temperatures rises. KEY WORDS ironmaking:deoxidation:deoxidants:activity coefficients;thermodynamics 硫是钢中的有害元素，它不仅会引起钢的热脆， 铁水脱硫预处理过程中，铁水从高炉出铁到炼钢厂， 而且会使钢表面裂纹增加，韧性下降，钢的Z向性 铁水的温度一般己经降到1573K左右，虽然铁水中 能恶化，并对氢致裂纹(HⅢC)和硫化物应力腐蚀裂 的C含量接近饱和，但由于温度较低，要达到铁水 纹(SCC)有较大影响.因此，一些特殊用途的高 深脱硫的目的，此时0含量还是相对较高，所以在 级钢，如用于输送含H,S等酸性介质油气用管线 较低的铁水温度下，仅仅依靠铁水中的C不足以使 钢，钢中硫的质量分数要控制在0.0005%以内.这 铁水中的溶解氧降到铁水深脱硫所要求的值同.在 样，为了满足用户对钢中硫含量日益严格的要求，如 炼钢生产中，长期以来一直用金属铝作为钢液的终 何进行深脱硫的理论与工艺研究成为国内外研究的 脱氧剂.一些研究者在铁水预处理脱硫时加A来 重点. 进一步脱氧，有利于铁水深脱硫反应的顺利进 铁水脱硫最基本的反应为S+Ca0=0+CaS. 行，达到铁水深脱硫的目的. 要把铁水中的硫脱除到极低程度，就必须最大限度 魏寿昆研究了1873K下钢液中Si、Mn复合 地把钢液中的氧脱除，以使脱硫反应向右进行.在 脱氧，利用热力学分析得出了利用Si、Mn复合脱 收稿日期：20110803第 34 卷 第 10 期 2012 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 10 Oct． 2012 铁液中 Al--C 复合脱氧热力学 李 宁! 郭汉杰 申甜甜 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 !通信作者，E-mail: lining924@ 126． com 摘 要 利用热力学方法，针对铁液中铁水深脱硫条件所需要的低氧含量，研究了 Al--C--O 平衡时铁溶液中氧含量的变化规 律． 通过对 C、Al 及 Al--C 复合脱氧反应脱氧常数的比较得出，在 1 573 K 温度下，铁液中用 Al--C 复合脱氧，其脱氧能力比单独 使用 C 脱氧能力强． 用热力学理论得出 1573 K 温度下铁液中用 Al--C 复合脱氧的平衡曲线． 研究表明: 在温度一定时，随着 C 的活度 aC的增大，Al--C 复合脱氧能力逐渐增强; 在 aC一定的情况下，随着温度的升高，Al--C 复合脱氧能力逐渐减弱． 关键词 炼铁; 脱氧; 脱氧剂; 活度系数; 热力学 分类号 TF512 Thermodynamics of Al-C complex deoxidizing in hot metal LI Ning!，GUO Han-jie，SHEN Tian-tian School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China !Corresponding author，E-mail: lining924@ 126． com ABSTRACT In order to meet the need of low oxygen content under the deep desulfurization conditions of hot metal，the variation of oxygen content in hot metal was studied by the thermodynamic method when the Al-C-O equilibrium reached． Compared the deoxidation constants of the C or Al single deoxidizer with the Al-C complex deoxidizer，it is found that at 1 573 K the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation is stronger than that of C deoxidation during hot metal pretreatment． The equilibrium curve of Al-C complex deoxi￾dation at 1 573 K can be drawn by using the thermodynamic theory． If the temperature is constant，the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation increases with the carbon activity aC increasing; but if aC is constant，the deoxidation ability of Al-C complex deoxidation lowers as the temperatures rises． KEY WORDS ironmaking; deoxidation; deoxidants; activity coefficients; thermodynamics 收稿日期: 2011--08--03 硫是钢中的有害元素，它不仅会引起钢的热脆， 而且会使钢表面裂纹增加，韧性下降，钢的 Z 向性 能恶化，并对氢致裂纹( HIC) 和硫化物应力腐蚀裂 纹( SCC) 有较大影响［1--2］． 因此，一些特殊用途的高 级钢，如用于输送含 H2 S 等酸性介质油气用管线 钢，钢中硫的质量分数要控制在 0. 000 5% 以内． 这 样，为了满足用户对钢中硫含量日益严格的要求，如 何进行深脱硫的理论与工艺研究成为国内外研究的 重点． 铁水脱硫最基本的反应为 S + CaO O + CaS． 要把铁水中的硫脱除到极低程度，就必须最大限度 地把钢液中的氧脱除，以使脱硫反应向右进行． 在 铁水脱硫预处理过程中，铁水从高炉出铁到炼钢厂， 铁水的温度一般已经降到 1 573 K 左右，虽然铁水中 的 C 含量接近饱和，但由于温度较低，要达到铁水 深脱硫的目的，此时 O 含量还是相对较高，所以在 较低的铁水温度下，仅仅依靠铁水中的 C 不足以使 铁水中的溶解氧降到铁水深脱硫所要求的值［3］． 在 炼钢生产中，长期以来一直用金属铝作为钢液的终 脱氧剂． 一些研究者在铁水预处理脱硫时加 Al 来 进一步脱氧［3--4］，有利于铁水深脱硫反应的顺利进 行，达到铁水深脱硫的目的． 魏寿昆［5］研究了 1 873 K 下钢液中 Si、Mn 复合 脱氧，利用热力学分析得出了利用 Si、Mn 复合脱 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.10.008