李文博等：不同钙合金对钢液脱砷作用的实验研究 ·489· 出 1.0 。-5%Ca-A1线 1.0 -。-5%Si-C1-Ba 0.9 ·-10%G-A1线 。-10%Si-Ca-B 415%Ca-A1线 15%Si-Ca-Ba 0.8 0.7 0.6 0.5 03 3 01 10 15 2025 30 3540 5 10152025303540 45 时间in 时间/min 1.0(e) ■一5%纯Ca线 0.9 ·一10%纯Ca线 ▲一5%纯Ca线 0.6 0.5 04 02 .1 1015202530354045 时间/min 图4钢液中不同Ca系合金加入量时硫含量随时间的变化 Fig.4 Change of sulfur content in molten steel with the addition of different Ca alloys 金对钢液脱碑的影响.当其他条件相同时，As含量随 出 1.0 改进清+C一A线 时间的变化规律如图5所示，其脱砷率对比如图6所 0.9 改进渣+Si-Ca-Ba合金 示.从图5和图6可以看出，在加入改进渣的实验条 0.8 精炼渣+G-A线 精炼清+Si-C-B合金 件下，加入SiCa-Ba合金的脱砷效果依旧强于Ca一Al 线脱砷效果，但在改进渣中Ca-Al线和Si-Ca-Ba合金 0.5 的脱砷效果均有所降低.这主要是由于改进渣的熔点 0.4 与精炼渣相比熔点更低，流动性更加良好，在实验室条 件下更容易侵蚀电熔镁砂Mg0坩埚壁，与精炼渣脱砷 02 0.1 实验相比，由于侵蚀使得钢液表面覆盖渣层减少.Ca一 1015202530354045 A线和Si-Ca一Ba合金加入到钢液中后瞬间大量气 时间/in 化，产生大量Ca蒸气.当钢液表面有足够的覆盖渣层 图5不同渣成分时钢液中砷含量随时间的变化 时，覆盖渣层的存在可以有效阻止钙蒸气与大气中的 Fig.5 Change of arsenic content in molten steel with time at differ- 氧直接接触，因而减少钙的氧化损失，提高其利用率： ent slag compositions 而在缺少表面覆盖渣层时，Ca-Al线和SiCa-Ba合金 产生的Ca气泡很快上浮到钢液面烧损，降低了Ca的 另一方面，从图6中可以看出，在改进渣中Ca一Al 利用率。从热力学角度讲，在温度相同，初始砷含量基 线的脱砷效果与在精炼渣中的脱砷效果相差较大.与 本相近的条件下，Ca与As反应的平衡常数为定值，由 Ca一Al线相比，尽管Si-Ca-Ba合金在改进渣中的脱砷 于生成的Ca,A,为熔点较高固体，因此其活度a= 效果略有降低，但相差相对较小，总体脱砷效果比较稳 1.随着钢液中[As]含量的降低，与[As]平衡所需的 定.这是由于Ca-Al线的尺寸与SiCa-Ba合金相比 Ca]会增加，而由于钢液表面覆盖渣层的减少，Ca挥 较大，如图7所示.实验中电熔镁砂Mg0坩埚液面熔 发损失较大，降低了Ca的利用率，溶解到钢液中[Ca] 池较浅，在没有足够覆盖渣层时，C一Al线在钢液中的 不足以与[As]进一步反应，因此在改进渣中的脱砷效 溶解时间大于停留时间，产生的C气泡在钢液中的停 果与精炼渣相比有所降低. 留时间相对较短，损失的Ca量较大：而Si-Ca-Ba合金李文博等: 不同钙合金对钢液脱砷作用的实验研究 图 4 钢液中不同 Ca 系合金加入量时硫含量随时间的变化 Fig． 4 Change of sulfur content in molten steel with the addition of different Ca alloys 金对钢液脱砷的影响． 当其他条件相同时，As 含量随 时间的变化规律如图 5 所示，其脱砷率对比如图 6 所 示． 从图 5 和图 6 可以看出，在加入改进渣的实验条 件下，加入 Si--Ca--Ba 合金的脱砷效果依旧强于 Ca--Al 线脱砷效果，但在改进渣中 Ca--Al 线和 Si--Ca--Ba 合金 的脱砷效果均有所降低． 这主要是由于改进渣的熔点 与精炼渣相比熔点更低，流动性更加良好，在实验室条 件下更容易侵蚀电熔镁砂 MgO 坩埚壁，与精炼渣脱砷 实验相比，由于侵蚀使得钢液表面覆盖渣层减少． Ca-- Al 线和 Si--Ca--Ba 合金加入到钢液中后瞬间大量气 化，产生大量 Ca 蒸气． 当钢液表面有足够的覆盖渣层 时，覆盖渣层的存在可以有效阻止钙蒸气与大气中的 氧直接接触，因而减少钙的氧化损失，提高其利用率; 而在缺少表面覆盖渣层时，Ca--Al 线和 Si--Ca--Ba 合金 产生的 Ca 气泡很快上浮到钢液面烧损，降低了 Ca 的 利用率． 从热力学角度讲，在温度相同，初始砷含量基 本相近的条件下，Ca 与 As 反应的平衡常数为定值，由 于生成的 Ca3As2为熔点较高固体［6］，因此其活度 aCa3As2 = 1． 随着钢液中［As］含量的降低，与［As］平衡所需的 ［Ca］会增加，而由于钢液表面覆盖渣层的减少，Ca 挥 发损失较大，降低了 Ca 的利用率，溶解到钢液中［Ca］ 不足以与［As］进一步反应，因此在改进渣中的脱砷效 果与精炼渣相比有所降低． 图 5 不同渣成分时钢液中砷含量随时间的变化 Fig． 5 Change of arsenic content in molten steel with time at differ￾ent slag compositions 另一方面，从图 6 中可以看出，在改进渣中 Ca--Al 线的脱砷效果与在精炼渣中的脱砷效果相差较大． 与 Ca--Al 线相比，尽管 Si--Ca--Ba 合金在改进渣中的脱砷 效果略有降低，但相差相对较小，总体脱砷效果比较稳 定． 这是由于 Ca--Al 线的尺寸与 Si--Ca--Ba 合金相比 较大，如图 7 所示． 实验中电熔镁砂 MgO 坩埚液面熔 池较浅，在没有足够覆盖渣层时，Ca--Al 线在钢液中的 溶解时间大于停留时间，产生的 Ca 气泡在钢液中的停 留时间相对较短，损失的 Ca 量较大; 而 Si--Ca--Ba 合金 · 984 ·