第8期 孙彦辉等：RH处理超低碳铝镇静钢的总氧预测模型及应用 .975 钢液脱氧后，式(2)为理论上钢中总氧预报 钢液中残留的比例，α由RH处理前后夹杂物平衡 模型. 得到 2RH脱氧预测模型的求解 求出b、a后，则可由式(3)得出k2,b由RH处 理过程中钢液中[Mn]的增量决定；Q由RH处理前 2.1k2的确定 后夹杂物平衡得到， 钢液中二次氧化时氧的传递速度2由钢液中 2.2b值的确定 酸溶铝[A1],的氧化速度k3确定，依据[A1].氧化生 渣中(Fe0+MnO)对钢液中[Al].的氧化，可以 成Al203的化学关系式有： 由钢液中[Mn]的变化得到，结合下式计算： kaaka (3) 3(Fe0)+3(Mn0)+4[A1].= 2(Alz03)+3[Fe]+3[Mn] (5) 式中，k3为钢液中[Al].的氧化速率，10-6min-1. 钢中[Mn]的增量△[Mn]可从化学分析得到， k3=b(%Fe0十%Mn0) (4) 从而由式(5)计算出酸溶铝的损失△[A1],并令 式中，b为钢包渣中(Fe0十Mn0)对钢水中[Al].的 b(%Fe0+%Mn0)=△[Al]/t,从而得b= 氧化速度，10-5min-1,b由RH处理过程中钢液中 △[Al]/(%Fe0+%MnO)t),由RH处理过程中 [Mn]的增量决定；a为钢/渣界面生成的Al2O3在 得到的数据确定b值，如表1所示， 表1RH处理过程中b值的确定 Table 1 bvalue of RH treatment process △[Mn]/10-s △[A./10-6处理时间t/min(A[A]./L)/(10-6min-)RH处理前渣中(Fe0十Mn0)/%b/(10-6mim-) 170 111.27 9 12.36 11.2 1.104 2.3a值的确定 的化学关系式(102/54)=63.05kg;渣中Al203夹杂 (1)加A1脱氧合金化后产生的Al203夹杂，在 物增加量mc=总渣量的体积[3.14×(3900/2)2× 300t钢包钢水中，加Al脱氧合金化后所生成的 120×10-9m3]×渣的密度(2.0×103kgm3)× Al203夹杂物的总质量为mA(单位：kg),若这些夹 A203增加量16.9%=484.28kg将计算结果代入 杂在钢液中残留的比例为α，则去除的夹杂物总质 夹杂物平衡方程得： 量为mA(1一a)(单位：kg) (593.61+63.05)(1-a)=484.28,a≈0.26 (2)由酸溶铝损失生成的A1203夹杂.由表1 2.4k1的确定9] 可知，钢中酸溶铝的总损失为111.27×10-6，在 (1)k1的确定，当to时，[0]：[0]∞，代入 300t钢包钢水中生成的Al203夹杂物总质量mg 式(2)，有[0]∞=k2/k1,从而有： (单位：kg),若这些夹杂在钢液中残留的比例也为 [0].=[0]∞(1-e“)+[0]oea (6) a,则去除的夹杂物总质量为mB(1一a)(单位：kg) 整理得： (3)RH处理前后钢包渣中实际Al2O3吸附量， 4=之h8-8 (7) 由渣样化学分析知，RH处理前后渣中Al203夹杂 物增加16.9%，钢包渣厚(h)实测平均为120mm, 式中，[0]o为RH脱碳结束时钢中氧的质量分数 钢包直径(D)为3900mm,则渣中Alz03增加量为 (10-5);[0],为RH处理tmin时钢中总氧的质量 mc(单位：kg) 分数(10一6)：[0]∞为RH处理结束要求达到的钢中 根据夹杂物平衡有： 总氧的质量分数(10-6)· (mA+mB)(1-a)=mc, 这里近似取[0]∞=5×10-6，将数据代入式(7) 其中，加A1脱氧合金化后产生的Al203夹杂物 得到表2. mA=钢中溶解氧的质量分数931.2×10一5×钢水 表2RH处理k1的确定 质量300×1000kg×溶解氧还原成Al203的化学关 Table 2 k1value in RH treatment process 系式(102/48)=593.61kg由酸溶铝损失生成的 [0]o/10-s[0]∞/10-6t/min[o],/10-6k1/min-1 Al203夹杂物mB=酸溶铝的损失量111.27× 540 5 9 11 0.499 10-6×钢水质量300×1000kg×A1氧化成Al203 (2)k1的影响因素，理论上，RH处理过程中，钢液脱氧后‚式（2） 为理论上钢中总氧预报 模型． 2 RH 脱氧预测模型的求解 2∙1 k2 的确定 钢液中二次氧化时氧的传递速度 k2 由钢液中 酸溶铝［Al］s 的氧化速度 k3 确定‚依据［Al］s 氧化生 成 Al2O3 的化学关系式有： k2＝ 48 54 ak3 （3） 式中‚k3 为钢液中［Al］s 的氧化速率‚10—6 min —1． k3＝b（％FeO＋％MnO） （4） 式中‚b 为钢包渣中（FeO＋MnO）对钢水中［Al］s 的 氧化速度‚10—6 min —1‚b 由 RH 处理过程中钢液中 ［Mn］的增量决定；α为钢／渣界面生成的 Al2O3 在 钢液中残留的比例‚α由 RH 处理前后夹杂物平衡 得到． 求出 b、α后‚则可由式（3）得出 k2．b 由 RH 处 理过程中钢液中［Mn］的增量决定；α由 RH 处理前 后夹杂物平衡得到． 2∙2 b 值的确定 渣中（FeO＋MnO）对钢液中［Al］s 的氧化‚可以 由钢液中［Mn］的变化得到‚结合下式计算： 3（FeO）＋3（MnO）＋4［Al］s＝ 2（Al2O3）＋3［Fe］＋3［Mn］ （5） 钢中［Mn ］的增量Δ［ Mn ］可从化学分析得到‚ 从而由式（5）计算出酸溶铝的损失 Δ［Al ］s‚并令 b（％FeO＋％ MnO ） ＝ Δ ［ Al ］s／t‚从 而 得 b ＝ Δ［Al］s／（（％FeO＋％MnO）·t）‚由 RH 处理过程中 得到的数据确定 b 值‚如表1所示． 表1 RH 处理过程中 b 值的确定 Table1 b-value of RH treatment process Δ［Mn］／10—6 Δ［Al］s／10—6 处理时间 t／min （Δ［Al］s／t）／（10—6min —1） RH 处理前渣中（FeO＋MnO）／％ b／（10—6min —1） 170 111∙27 9 12∙36 11∙2 1∙104 2∙3 α值的确定 （1） 加 Al 脱氧合金化后产生的 Al2O3 夹杂．在 300t 钢包钢水中‚加 Al 脱氧合金化后所生成的 Al2O3 夹杂物的总质量为 mA（单位：kg）‚若这些夹 杂在钢液中残留的比例为 α‚则去除的夹杂物总质 量为 mA（1—α）（单位：kg）． （2） 由酸溶铝损失生成的 Al2O3 夹杂．由表1 可知‚钢中酸溶铝的总损失为111∙27×10—6‚在 300t 钢包钢水中生成的 Al2O3 夹杂物总质量 mB （单位：kg）‚若这些夹杂在钢液中残留的比例也为 α‚则去除的夹杂物总质量为 mB（1—α）（单位：kg）． （3） RH 处理前后钢包渣中实际 Al2O3 吸附量． 由渣样化学分析知‚RH 处理前后渣中 Al2O3 夹杂 物增加16∙9％‚钢包渣厚（ h）实测平均为120mm‚ 钢包直径（ D）为3900mm‚则渣中 Al2O3 增加量为 mC（单位：kg）． 根据夹杂物平衡有： （ mA＋ mB）（1—α）＝ mC‚ 其中‚加 Al 脱氧合金化后产生的 Al2O3 夹杂物 mA＝钢中溶解氧的质量分数931∙2×10—6×钢水 质量300×1000kg×溶解氧还原成 Al2O3 的化学关 系式（102／48）＝593∙61kg；由酸溶铝损失生成的 Al2O3 夹杂物 mB ＝ 酸 溶 铝 的 损 失 量 111∙27× 10—6×钢水质量300×1000kg×Al 氧化成 Al2O3 的化学关系式（102／54）＝63∙05kg；渣中 Al2O3 夹杂 物增加量 mC＝总渣量的体积［3∙14×（3900／2） 2× 120×10—9 m 3］×渣的密度（2∙0×103 kg·m —3）× Al2O3 增加量16∙9％＝484∙28kg．将计算结果代入 夹杂物平衡方程得： （593∙61＋63∙05）（1—α）＝484∙28‚α≈0∙26． 2∙4 k1 的确定［9］ （1） k1 的确定．当 t→∞时‚［O］ t→［O］∞‚代入 式（2）‚有［O］∞＝k2／k1‚从而有： ［O］ t＝［O］∞（1—e —kt ）＋［O］0e —kt （6） 整理得： k1＝— 1 t ln ［O］ t—［O］∞ ［O］0—［O］∞ （7） 式中‚［O ］0 为 RH 脱碳结束时钢中氧的质量分数 （10—6） ；［O］ t 为 RH 处理 t min 时钢中总氧的质量 分数（10—6）；［O］∞为 RH 处理结束要求达到的钢中 总氧的质量分数（10—6）． 这里近似取［O］∞＝5×10—6‚将数据代入式（7） 得到表2． 表2 RH 处理 k1 的确定 Table2 k1-value in RH treatment process ［O］0／10—6 ［O］∞／10—6 t／min ［O］ t／10—6 k1／min —1 540 5 9 11 0∙499 （2） k1 的影响因素．理论上‚RH 处理过程中‚ 第8期 孙彦辉等： RH 处理超低碳铝镇静钢的总氧预测模型及应用 ·975·