·1308 工程科学学报，第37卷，第10期 质量分数最低可降低0.024%.但是，采用Ca0+CaF, 到25min时趋于平衡，之后砷含量变化不明显.最终 熔渣脱砷时，钢液中砷的质量分数下降缓慢，实验进行 砷的质量分数相对较高，在0.06%~0.076%之间 40 70 a b) 35 60 30 40 20 30 15 一一炉次1 ■一炉次4 ·一炉次2 。炉次5 +一炉次3 10 ▲一炉次6 10 15202530 35 4045 1015202530354045 反应时间/min 反应时间/min 90 (c) 80 0 % 。一炉次7 。一炉次8 ·一炉次9 10 0方10占0方刘药405 反应时间min 图3钢液中脱砷率随时间的变化.(a)炉次1~3：(b)炉次4~6：(c)炉次7~9 Fig.3 Change of dearsenization ratio in molten steel:(a)Heat 1-3;(b)Heat 4-6:(c)Heat 7-9 2.2不同脱砷剂配比对脱砷的影响 的进行，生成的CaS和Ca3As,层逐渐加厚，最终阻碍 根据实验数据可以作各脱砷剂脱砷率图，如图4 Ca蒸气向钢液中的传输.结合CaC2-CaF,相图m可 所示.从图4(a)中可以看出，脱砷率随渣系中Ca0含 以看出，CaC,+CaF2渣系脱砷反应主要为固-液反应， 量的增加而增加.待渣中Ca0的质量分数增加到 CaF,能降低CaC,熔点，改善其流动性.在钢液中加速 65%时，脱砷率达到最大值.此后，随着Ca0的质量分 CaC,分解成Ca蒸气和溶解态碳的过程，最终有更多 数的上升脱砷率下降.这是因为纯CF2本身并不能 的Ca与钢液中As反应形成Ca,As2·当CaC2的质量 脱砷，脱砷过程中CaF,主要起到降低Ca0熔点作 分数达到70%时，熔渣CaC2-CaF,熔点相对偏高，熔 用，改善其流动性.在一定范围内增加Ca0的质量分 渣中液相量减少.CaC,分解速度降低，产生的Ca蒸气 数，渣中自由Ca0不断增加，参加脱砷反应的Ca0可 减少.因此在相同实验条件下，其脱砷效果与CaC,的 以迅速通过熔渣层扩散到渣一钢界面，脱砷反应的产 质量分数在50%~60%之间相比，脱砷率明显降低. 物CaAs,也可以迅速脱离钢-渣界面进入熔渣中，从 从图4（℃）中可以看出，在初始砷的质量分数基本 而改善脱碑反应条件，使脱砷率提高.当熔渣中Ca0 接近的情况下，随着脱砷剂配比的变化，脱砷效果变化 的质量分数过高时，C0熔点上升，流动性变差.阻碍脱 不大.这是由于在热力学和动力学条件相同的情况 砷反应的进一步进行.因此，在渣量一定的条件下，脱砷 下，SiCa-Ba合金加入到钢液中立即融化分解，分解 率随着Ca0含量的增加呈现先升高后降低的趋势. 出的钙和钡一部分变为气态，大部分溶于CF,熔渣中 从图4(b)中可以看出，CaC,的质量分数在50% 和钢液中.脱砷反应主要是靠溶于钢液中的[C]和溶 ~60%之间时，脱砷率较高.当CaC2的质量分数达到 于CaF,熔渣中的(Ca)cas,与钢液中[As反应来实现. 70%时，脱碑效果相对较差，脱碑率仅为37.4%.根据 随着脱砷剂配比中Si-Ca-Ba合金比例的增大，分解出 文献[6]，只有温度大于1598℃时，CaC,才能分解成 的钙和钡含量上升，而钢液和CaF,熔渣中能溶解的钙 Ca蒸气和溶解态碳.分解的Ca蒸气会与钢液中S和 和钡含量有限，相当一部分钙和钡以汽化的形式逸出 As反应在CaC,表面形成CaS和Ca,As2层，随着反应 钢液进入炉气中.因此在用Si一Ca一Ba合金脱砷过程工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 质量分数最低可降低 0. 024% ． 但是，采用 CaO + CaF2 熔渣脱砷时，钢液中砷的质量分数下降缓慢，实验进行 到 25 min 时趋于平衡，之后砷含量变化不明显． 最终 砷的质量分数相对较高，在 0. 06% ～ 0. 076% 之间． 图 3 钢液中脱砷率随时间的变化 . ( a) 炉次 1 ～ 3; ( b) 炉次 4 ～ 6; ( c) 炉次 7 ～ 9 Fig． 3 Change of dearsenization ratio in molten steel: ( a) Heat 1--3; ( b) Heat 4--6; ( c) Heat 7--9 2. 2 不同脱砷剂配比对脱砷的影响 根据实验数据可以作各脱砷剂脱砷率图，如图 4 所示． 从图 4( a) 中可以看出，脱砷率随渣系中 CaO 含 量的增 加 而 增 加． 待 渣 中 CaO 的质量分数增加到 65% 时，脱砷率达到最大值． 此后，随着 CaO 的质量分 数的上升脱砷率下降． 这是因为纯 CaF2 本身并不能 脱砷［6］，脱砷过程中 CaF2 主要起到降低 CaO 熔点作 用，改善其流动性． 在一定范围内增加 CaO 的质量分 数，渣中自由 CaO 不断增加，参加脱砷反应的 CaO 可 以迅速通过熔渣层扩散到渣--钢界面，脱砷反应的产 物 Ca3As2 也可以迅速脱离钢--渣界面进入熔渣中，从 而改善脱砷反应条件，使脱砷率提高． 当熔渣中 CaO 的质量分数过高时，CaO 熔点上升，流动性变差． 阻碍脱 砷反应的进一步进行． 因此，在渣量一定的条件下，脱砷 率随着 CaO 含量的增加呈现先升高后降低的趋势． 从图 4( b) 中可以看出，CaC2 的质量分数在 50% ～ 60% 之间时，脱砷率较高． 当 CaC2 的质量分数达到 70% 时，脱砷效果相对较差，脱砷率仅为 37. 4% ． 根据 文献［6］，只有温度大于 1598 ℃ 时，CaC2 才能分解成 Ca 蒸气和溶解态碳． 分解的 Ca 蒸气会与钢液中 S 和 As 反应在 CaC2 表面形成 CaS 和 Ca3As2 层，随着反应 的进行，生成的 CaS 和 Ca3As2 层逐渐加厚，最终阻碍 Ca 蒸气向钢液中的传输． 结合 CaC2--CaF2 相图［7］可 以看出，CaC2 + CaF2 渣系脱砷反应主要为固--液反应， CaF2 能降低 CaC2 熔点，改善其流动性． 在钢液中加速 CaC2 分解成 Ca 蒸气和溶解态碳的过程，最终有更多 的 Ca 与钢液中 As 反应形成 Ca3As2 ． 当 CaC2 的质量 分数达到 70% 时，熔渣 CaC2--CaF2 熔点相对偏高，熔 渣中液相量减少． CaC2 分解速度降低，产生的 Ca 蒸气 减少． 因此在相同实验条件下，其脱砷效果与 CaC2 的 质量分数在 50% ～ 60% 之间相比，脱砷率明显降低． 从图 4( c) 中可以看出，在初始砷的质量分数基本 接近的情况下，随着脱砷剂配比的变化，脱砷效果变化 不大． 这是由于在热力学和动力学条件相同的情况 下，Si--Ca--Ba 合金加入到钢液中立即融化分解，分解 出的钙和钡一部分变为气态，大部分溶于 CaF2 熔渣中 和钢液中． 脱砷反应主要是靠溶于钢液中的［Ca］和溶 于 CaF2 熔渣中的( ) Ca CaF2 与钢液中［As］反应来实现． 随着脱砷剂配比中 Si--Ca--Ba 合金比例的增大，分解出 的钙和钡含量上升，而钢液和 CaF2 熔渣中能溶解的钙 和钡含量有限，相当一部分钙和钡以汽化的形式逸出 钢液进入炉气中． 因此在用 Si--Ca--Ba 合金脱砷过程 ·1308·