·486· 工程科学学报，第38卷，第4期 表4实验方案 Table4 Experimental scheme 炉次钢样质量/g 合金加入量/% 脱砷剂 渣系 铝粉加入量/% 初始砷质量分数/% 精炼渣加入量/% 513 15 Ca-Al线 见表2 0.005 0.0845-0.097 15 2 501 10 Ca一A1线 见表2 0.005 0.084-0.097 小 605 5 Ca-Al线 见表2 0.005 0.084~0.097 15 4 581 15 Si-Ca-Ba合金 见表2 0.005 0.0840.097 15 482 10 SiCa-Ba合金 见表2 0.005 0.084~0.097 15 6 520 5 Si-Ca-Ba合金 见表2 0.005 0.084~0.097 15 > 442 15 纯Ca线 见表2 0.005 0.084~0.097 15 8 428 10 纯Ca线 见表2 0.005 0.084-0.097 15 9 452 5 纯Ca线 见表2 0.005 0.0840.097 15 436 15 Ca-Al线 见表2 0.005 0.0410.047 15 11 501 15 SiCa-Ba合金 见表2 0.005 0.0410.047 15 12 480 15 CaCz 见表2 0.005 0.041-0.047 15 6 460 15 Ca-Al线 见表3 0.005 0.084~0.097 15 14 418 15 Si-Ca-Ba合金 见表3 0.005 0.084~0.097 15 15 417 15 Ca-Al线 见表2 0.005 0.015-0.020 15 6 570 15 CaC2 见表2 0.005 0.015~0.020 15 17 513 15 纯Ca线 见表2 0.005 0.015~0.020 15 18 556 15 SiCa-Ba合金 见表2 0.005 0.015-0.020 钢液.其中每搅拌2min让钢液静置3min,搅拌时间 相差不大 共计为40min. 在Ca系合金加入量相同时，更换钢液渣系的实验 (6)在加入不同Ca系合金后，每隔5min用内径 中，Ca一Al线在不同渣系下的脱砷效果差异较大，在精 为6mm石英管取一次试样，试样取出后迅速水冷.编 炼渣中的脱砷效果要优于改进后精炼渣效果：而S一 号为S2~S,共8个试样. Ca一Ba合金在改进后精炼渣的脱砷率略低于精炼渣中 (7)取完试样，按预先设定好的程序，炉温先降至 脱砷率，但总体相差不大，较为稳定 800℃，关闭氩气.断电，剩余试样随炉冷却至室温. 2.1不同实验条件下As含量随时间变化规律 (8)对所取样中的As、S和Ca含量采用化学分析 方法测定 根据实验方案，对每炉实验从S,~S,试样的砷含 量进行测定.根据实验数据研究砷含量和脱砷率随处 2实验结果与分析 理时间的变化规律，如图2和图3所示. 表5给出在不同实验条件下，加入精炼渣后再加 从图2可以看出，在相同实验操作条件下，采用不 入不同Ca系合金后钢液脱碑实验数据.由表5可以 同的Ca系合金进行脱碑时，各炉次钢液中砷含量总体 看出，在1600℃温度下，各Ca系合金都取得一定的脱 呈下降趋势.采用CC,作为脱砷剂时，钢液中砷含量 砷率.高碑质量分数范围内(0.084%~0.097%)，加 下降速率相对较为缓慢且脱砷率也相对较低；采用S一 入不同剂量的Ca系合金所获得的脱砷率也有所不同， Ca-Ba合金、Ca一Al线和纯Ca线进行脱砷处理的炉次 其中纯Ca线和SiCa-Ba合金脱砷率较高，且相差幅 钢液中砷含量呈快速下降趋势，实验进行至5min时钢 度不大，Ca-Al线脱砷效果相对最差：同时脱硫率也较 液中砷含量即可达到最低值，之后随着反应的进行会 高.在中等砷含量范围内(0.041%~0.047%)，在剂 出现“回砷”现象，造成砷含量有所上升，脱砷率也随 量相同的条件下，SiCa一Ba合金脱砷率最高，脱砷能 之下降.其中Ca-Al线和纯Ca线的回砷量较高；而 力最强，Ca-Al线次之，CaC,脱砷效果最差：且脱硫率 Si-Ca-Ba合金回砷量较低，相对较为稳定 相差不大.在低砷含量范围内(0.015%~0.020%)， 因此，采用加入精炼渣之后，配加不同的Ca系合 在剂量相同的条件下，Si-Ca-Ba合金脱砷效果最强， 金时，当初始S质量分数在0.0040%~0.0074%的范 纯Ca线和CaC2次之，Ca-Al线效果最差；脱硫率效果 围内，并且能保证良好的动力学条件前提下，脱砷反应工程科学学报，第 38 卷，第 4 期 表 4 实验方案 Table 4 Experimental scheme 炉次 钢样质量/g 合金加入量/% 脱砷剂 渣系 铝粉加入量/% 初始砷质量分数/% 精炼渣加入量/% 1 513 15 Ca--Al 线 见表 2 0. 005 0. 0845 ～ 0. 097 15 2 501 10 Ca--Al 线 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 3 605 5 Ca--Al 线 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 4 581 15 Si--Ca--Ba 合金 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 5 482 10 Si--Ca--Ba 合金 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 6 520 5 Si--Ca--Ba 合金 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 7 442 15 纯 Ca 线 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 8 428 10 纯 Ca 线 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 9 452 5 纯 Ca 线 见表 2 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 10 436 15 Ca--Al 线 见表 2 0. 005 0. 041 ～ 0. 047 15 11 501 15 Si--Ca--Ba 合金 见表 2 0. 005 0. 041 ～ 0. 047 15 12 480 15 CaC2 见表 2 0. 005 0. 041 ～ 0. 047 15 13 460 15 Ca--Al 线 见表 3 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 14 418 15 Si--Ca--Ba 合金 见表 3 0. 005 0. 084 ～ 0. 097 15 15 417 15 Ca--Al 线 见表 2 0. 005 0. 015 ～ 0. 020 15 16 570 15 CaC2 见表 2 0. 005 0. 015 ～ 0. 020 15 17 513 15 纯 Ca 线 见表 2 0. 005 0. 015 ～ 0. 020 15 18 556 15 Si--Ca--Ba 合金 见表 2 0. 005 0. 015 ～ 0. 020 15 钢液． 其中每搅拌 2 min 让钢液静置 3 min，搅拌时间 共计为 40 min． ( 6) 在加入不同 Ca 系合金后，每隔 5 min 用内径 为 6 mm 石英管取一次试样，试样取出后迅速水冷． 编 号为 S2 ～ S9，共 8 个试样． ( 7) 取完试样，按预先设定好的程序，炉温先降至 800 ℃，关闭氩气． 断电，剩余试样随炉冷却至室温． ( 8) 对所取样中的 As、S 和 Ca 含量采用化学分析 方法测定． 2 实验结果与分析 表 5 给出在不同实验条件下，加入精炼渣后再加 入不同 Ca 系合金后钢液脱砷实验数据． 由表 5 可以 看出，在 1600 ℃温度下，各 Ca 系合金都取得一定的脱 砷率． 高砷质量分数范围内( 0. 084% ～ 0. 097% ) ，加 入不同剂量的 Ca 系合金所获得的脱砷率也有所不同， 其中纯 Ca 线和 Si--Ca--Ba 合金脱砷率较高，且相差幅 度不大，Ca--Al 线脱砷效果相对最差; 同时脱硫率也较 高． 在中等砷含量范围内( 0. 041% ～ 0. 047% ) ，在剂 量相同的条件下，Si--Ca--Ba 合金脱砷率最高，脱砷能 力最强，Ca--Al 线次之，CaC2脱砷效果最差; 且脱硫率 相差不大． 在低砷含量范围内( 0. 015% ～ 0. 020% ) ， 在剂量相同的条件下，Si--Ca--Ba 合金脱砷效果最强， 纯 Ca 线和 CaC2次之，Ca--Al 线效果最差; 脱硫率效果 相差不大． 在 Ca 系合金加入量相同时，更换钢液渣系的实验 中，Ca--Al 线在不同渣系下的脱砷效果差异较大，在精 炼渣中的脱砷效果要优于改进后精炼渣效果; 而 Si-- Ca--Ba 合金在改进后精炼渣的脱砷率略低于精炼渣中 脱砷率，但总体相差不大，较为稳定． 2. 1 不同实验条件下 As 含量随时间变化规律 根据实验方案，对每炉实验从 S1 ～ S9试样的砷含 量进行测定． 根据实验数据研究砷含量和脱砷率随处 理时间的变化规律，如图 2 和图 3 所示． 从图 2 可以看出，在相同实验操作条件下，采用不 同的 Ca 系合金进行脱砷时，各炉次钢液中砷含量总体 呈下降趋势． 采用 CaC2作为脱砷剂时，钢液中砷含量 下降速率相对较为缓慢且脱砷率也相对较低; 采用 Si-- Ca--Ba 合金、Ca--Al 线和纯 Ca 线进行脱砷处理的炉次 钢液中砷含量呈快速下降趋势，实验进行至5 min 时钢 液中砷含量即可达到最低值，之后随着反应的进行会 出现“回砷”现象，造成砷含量有所上升，脱砷率也随 之下降． 其中 Ca--Al 线和纯 Ca 线的回砷量较高; 而 Si--Ca--Ba 合金回砷量较低，相对较为稳定． 因此，采用加入精炼渣之后，配加不同的 Ca 系合 金时，当初始 S 质量分数在 0. 0040% ～ 0. 0074% 的范 围内，并且能保证良好的动力学条件前提下，脱砷反应 · 684 ·