1994年No.6 北京科技大学学报 ·525 亦处于102~103cm/s数量级，显然远大于液相边界层中的传质系数（一般为10-2cms数量 级)，故铋在气相边界层中的扩散并非挥发过程的控制环节， (2)界面挥发反应及液相边界层扩散混合控制的传质系数 挥发过程液/气界面挥发反应及液相边界层中扩散混合控制时9， Ig CIB,=1gC Bn.-(KA/2.303 V)t (11) 利用(11)式及(1)~(4)式且V=G/p=1314.3cm,求得Ka值，见图4.因此，在T=1833K, 8.00×102Pa≤P≤8.67×104Pa范围，有近似关系（图中实线）： 1gK3=-0.867-0.200gP即Ka=0.136P-a2 (12) 在气相压力很低的情况下，界面挥发反应为分子蒸发过程，其传质系数达最大值，由式 (13)给出8： K,=[xy°P1(2元RTM)2(100/p∑n) (13) x=1,y°=1，铋分子量M=209,代人有关参数可得：K3=0.272cms.可见实验压力范围内 K,<0.272cs,结合图4可知Ka、K、K,值相差在一数量级以内，证明挥发过程确为界面反 应及液相边界层扩散混合控制， 由结果可得P=8.00×102Pa,T=1833K时K3=3.68×10-2cm/s(见图4劣而相同温 度、压力条件下当钢液面存在熔渣时，K3=1.75×10-2cm/s.这可能是无渣时存在的界面挥 发反应B1]→Big)在有渣条件下已被另一过程所取代：在渣钢界面B1→(B),铋进人渣相 边界层后经扩散、对流至渣/气界面发生反应(B)→Bg),最终铋蒸气进人气相，而这一过 程中的某一环节传质系数低于无渣时的K,值所致， 对钢液温度在1540℃~1610℃变化的情况可作与压力影响类似的计算与讨论，证明 挥发亦受界面反应及液相边界层中扩散混合控制，K值见图5，近似关系为： lgK3=6.727-1.555×10/T即K3=cxp(15.492-3.582×10/D (14) 8 T=1833K 6 P=4×10P 二月 4 月4 3 + 2 5.2535.45.55.6 102 10° 10° 1/T×10'K- P/Pa 图4K,随气相压力的变化 图5K,随钢液温度的变化 Fig.4 Dependence of K on gas pressuer Fig.5 Dependence of K on temperature of molten steel1(尧辫 年 N 6 . 6 北 京 科 技 大 学 学 报 亦处弓 10 ’ 一 10 , 曲 / s 数量级 , 显然远 大于 液相 边界层 中的传质系 数 (一般 为 1-0 2 mr S/ 数量 级 ) . 故 秘在气相 边界 层 中的扩散 并非 挥发 过程 的控 制环 节 . (2 ) 界面 挥发反 应及 液相边 界层 扩散混合控 制 的 传质 系 数 挥发过 程液 /气界 面挥 发反 应及 液相边界 层 中扩 散混 合控 制 时网 , gl 伟 i! , = lg 味 i〕一 (K 二 · A / 2 · 3 0 3 均 t ( 1 1) 利 用 ( 1 1) 式及 ( l ) 一 ( 4 ) 式且 V = G P/ = 13 14 . 3 cm ’ , 求得 凡 值 , 见 图 4 . 因此 , 在 T = 18 3 3K , 8 . X() x l o , P a ( p 簇 8 . 6 7 x lO 4 Pa 范 围 , 有 近似 关系 (图中实 线 ) : lg K 二 = 一 0 . 8 6 7 一 o . Zo lg p 即 K 二 = o . 1 3 6 p 一。 , ( 12) 在气相 压 力 很低 的情 况下 , 界 面 挥 发反 应 为分 子 蒸 发 过 程 , 其传质 系数 达最 大 值 , 由式 ( 13 ) 给 出[叼 : 犬 3 一 [ : , 。 尸 o/ ( 2 二 R翎 ) , `, ]( 1 0 0 2 。艺 n ) ( 1 3) : 二 1 , 7 “ = 1 , 韧 分 子 量 M = 209 , 代 人 有 关 参 数 可 得 : K 3 = .0 27 2 nCI s/ . 可 见 实 验压 力 范 围 内 K 。 < .0 27 2 mC / s , 结 合 图 4 可知 K 23 、 凡 、 K Z 值相 差在 一数 量级以 内 , 证明挥 发过程确 为界 面反 应 及 液相边界 层扩散 混合 控制 . 由结 果 可 得 p = .8 0 x l护 aP , T = 1 8 3 3K 时 K 二 = .3 68 x lo 一 nCI / s ( 见 图 4) ; 而 相 同温 度 、 压力 条件下 当钢液 面存在 熔渣 时 , 凡 = 1 . 75 x 10 “ “ 曲/ 5 . 这可 能 是 无 渣 时 存 在 的界 面 挥 发反 应田i] ~ iB 德) 在有渣 条件 下 已 被另一 过程 所取代 : 在渣 钢 界 面 田i] ~ (iB ) , 秘 进 入 渣 相 边界 层后 经扩 散 、 对流至渣 / 气界 面发生反 应 ( iB ) ~ iB 德) , 最终 秘蒸气进 入气相 , 而 这 一过 程 中的某 一环节 传质 系数低 于无渣 时 的 K 3 值 所致 . 对钢 液温 度在 1 540 ℃ ,一 1 61 0 ℃ 变 化 的情 况可 作 与压力 影 响类似 的计算与讨论 , 证明 挥发 亦受 界面反 应及 液相边 界层 中扩 散混合控 制 . K 23 值 见 图 5 , 近 似 关系 为 : l g K 二 = 6 . 7 2 7 一 l . 5 5 5 x l o 4 / T 即 K 二 = ex p ( 15 . 4 9 2 一 3 . 5 8 2 X l o 4 / 乃 ( 14 ) , _ { 、 1,司} } } l } 侧 ’l\ 八门矛;6O」尸 s目/ ?。一、才 者 T= ! i即 K 泛g ?。一x 5 . 2 5 . 3 5 . 4 5 . 5 5 . 6 l / T x 10 4 K 一 ’ P /入 图 4 凡随气相压力的变化 瑰月 1翔娜白联 J 凡 佣 罗 s 户妞 . 心 图 5 凡 随钢液温度的变化 瑰 5 块钾山耽 of 凡 阅 加 m碑犯恤℃ 度 . 协如习 创已