·152· 工程科学学报，第38卷，增刊1 54 54) 52 50 50 48 。-4一100%C0 粉 ◆-9-100%C0 54 54 52 52/ 50 ·5-75%C0.+25%0 48 ·-1T-75原C0.+25%(0、 54 ●一 54 52 52 0 50 ◆-6”一50%C),+50%0 ◆-11一50%C0+50%(0.。 48 48 54 54 52 52 504 50 48 ·7—25张0.+75%0， 48 ◆1225%C0.+75%0, 54 54 52 52 50 ◆-8—100%0. 。-13一100%(0 48 48 6.0 5.0 4.0 3.0 35 3.0 2.5 2.0 1.5 C质量分数% C质量分数% 图6C含量随脱碳进程的变化(a)高碳铬铁熔液：(b)中碳铬铁熔液 Fig.6 Cr content variation with decarburization:(a)HCFeCr melt:(b)MCFeCr melt 应该是随着脱碳的进行铬基本没有被氧化，但是熔体 用高比例的CO2更有利于保铬 总质量减小了.这一规律在加入75%、50%和25%的 3.5C0,对熔体脱硫的影响 CO,后都相似，不同的是，随着C0,比例的降低(0，比 工业生产要求钢液中的硫质量分数控制在 例的提高)，铬发生氧化（铬含量下降）的起始碳含量 0.001%~0.050%范围内，低硫钢液是生产优质钢和 升高.这说明C0,在高碳铬铁脱碳的前期起到的保铬 高级优质钢的主要条件之一，作为炼钢添加剂的铁合 作用更加明显，而且保铬效果随C0,比例的提高而提 金是钢液中硫含量的来源之一，降低铁合金中的杂质 高。相比于高碳铬铁，中碳铬铁的脱碳保铬相对较难， 硫含量为治炼高质量优质钢起到积极作用.为此，初 如图6(b)所示.由图中可以看出，随着脱碳的进行铬 步研究了喷吹CO,对铬铁熔体脱硫的影响.采用感应 在各个气体比例下都会发生氧化，但是在相同的脱碳 炉实验，检测C02和02的气体流量均为3.0L·min1 程度下铬氧化的程度以及氧化的速度随着O,比例的 (即炉次1和炉次2)时，铬铁熔体中硫含量的变化， 提高而提高.100%C02治炼时，碳质量分数从3.30% 结果如图7所示. 降低到2.14%时，铬的氧化非常小，仅为0.27%，而当 由图7可以看出，喷吹纯0，时，在冶炼的前20 0,喷吹比例提高到50%以上时，碳质量分数从3.3% min内，熔体中的硫含量基本保持不变：20min之后，硫 降低到2.0%的过程中，铬的氧化均大于3.0%（质量 含量呈现出下降趋势，但脱硫速率较小.当C0,吹入 分数)，由此可见C02对于保铬的优越性.比较图6 熔池后，脱硫的效果较为明显，尤其是前15min内，硫 (a)和(b)可见，在高碳铬铁熔体中防止铬氧化比中碳 含量随冶炼的进行呈明显下降趋势：在15~30min内， 阶段更容易.这是因为在治炼前期或高碳阶段，氧化 硫含量基本保持不变.由当前的实验结果可以初步 性气体更倾向于与熔体中的C发生反应.当氧化性气 推断C0,可能对脱硫有利.理论上可以简单分析一 体吹入熔池后，与气体接触的熔体首先发生氧化（包 下产生这种现象的原因.吹氧精炼铬铁时，体系中除 括C、Cr和Fe).C被氧化后生成CO逸出，Cr与氧化 了0，还存在Fe、Cr、S和C,脱硫反应如式(10)和 性气体反应生成Cr,0,Cr,0,在剧烈搅拌下会被熔体 (13)所示. 内的C还原.因此，铬元素在治炼前期或高碳阶段几 [S]+(02-)=(s2-)+0], (10) 乎不发生氧化或氧化很少：冶炼后期或中碳阶段，由于 熔体中C含量的减少，导致C被氧化的几率增加，但 K8-a@=Yx[%0] (11) a因ao,fsyo[%S]xo 生成的C,0,在熔体内部仅能部分被还原，因而存在 着C和Cr的同时氧化.值得一提的是，在高碳熔体脱 如爵8简 x(s-) (12) 碳时，C0,有更好的脱碳效果，而相同的脱碳程度下采 S]+Fe]=(s2-)+(fe2), (13)工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 图 6 Cr 含量随脱碳进程的变化． ( a) 高碳铬铁熔液; ( b) 中碳铬铁熔液 Fig． 6 Cr content variation with decarburization: ( a) HCFeCr melt; ( b) MCFeCr melt 应该是随着脱碳的进行铬基本没有被氧化，但是熔体 总质量减小了． 这一规律在加入 75% 、50% 和 25% 的 CO2 后都相似，不同的是，随着 CO2 比例的降低( O2 比 例的提高) ，铬发生氧化( 铬含量下降) 的起始碳含量 升高． 这说明 CO2 在高碳铬铁脱碳的前期起到的保铬 作用更加明显，而且保铬效果随 CO2 比例的提高而提 高． 相比于高碳铬铁，中碳铬铁的脱碳保铬相对较难， 如图 6( b) 所示． 由图中可以看出，随着脱碳的进行铬 在各个气体比例下都会发生氧化，但是在相同的脱碳 程度下铬氧化的程度以及氧化的速度随着 O2 比例的 提高而提高． 100% CO2 冶炼时，碳质量分数从 3. 30% 降低到 2. 14% 时，铬的氧化非常小，仅为 0. 27% ，而当 O2 喷吹比例提高到 50% 以上时，碳质量分数从 3. 3% 降低到 2. 0% 的过程中，铬的氧化均大于 3. 0% ( 质量 分数) ，由此可见 CO2 对于保铬的优越性． 比较图 6 ( a) 和( b) 可见，在高碳铬铁熔体中防止铬氧化比中碳 阶段更容易． 这是因为在冶炼前期或高碳阶段，氧化 性气体更倾向于与熔体中的 C 发生反应． 当氧化性气 体吹入熔池后，与气体接触的熔体首先发生氧化( 包 括 C、Cr 和 Fe) ． C 被氧化后生成 CO 逸出，Cr 与氧化 性气体反应生成 Cr2O3，Cr2O3在剧烈搅拌下会被熔体 内的 C 还原． 因此，铬元素在冶炼前期或高碳阶段几 乎不发生氧化或氧化很少; 冶炼后期或中碳阶段，由于 熔体中 C 含量的减少，导致 Cr 被氧化的几率增加，但 生成的 Cr2O3在熔体内部仅能部分被还原，因而存在 着 C 和 Cr 的同时氧化． 值得一提的是，在高碳熔体脱 碳时，CO2 有更好的脱碳效果，而相同的脱碳程度下采 用高比例的 CO2 更有利于保铬． 3. 5 CO2 对熔体脱硫的影响 工业 生 产 要 求 钢 液 中 的 硫 质 量 分 数 控 制 在 0. 001% ～ 0. 050% 范围内，低硫钢液是生产优质钢和 高级优质钢的主要条件之一． 作为炼钢添加剂的铁合 金是钢液中硫含量的来源之一，降低铁合金中的杂质 硫含量为冶炼高质量优质钢起到积极作用． 为此，初 步研究了喷吹 CO2 对铬铁熔体脱硫的影响． 采用感应 炉实验，检测 CO2 和 O2 的气体流量均为 3. 0 L·min － 1 ( 即炉次 1# 和炉次 2# ) 时，铬铁熔体中硫含量的变化， 结果如图 7 所示． 由图 7 可以看出，喷吹纯 O2 时，在冶炼的前 20 min 内，熔体中的硫含量基本保持不变; 20 min 之后，硫 含量呈现出下降趋势，但脱硫速率较小． 当 CO2 吹入 熔池后，脱硫的效果较为明显，尤其是前 15 min 内，硫 含量随冶炼的进行呈明显下降趋势; 在 15 ～ 30 min 内， 硫含量基本保持不变． 由当前的实验结果可以初步 推断 CO2 可能对脱硫有利． 理论上可以简单分析一 下产生这种现象的原因． 吹氧精炼铬铁时，体系中除 了 O，还 存 在 Fe、Cr、S 和 C，脱 硫 反 应 如 式( 10 ) 和 ( 13) 所示． ［S］+ ( O2 － ) = ( S2 － ) +［O］， ( 10) K ( 1) = a( S2 － ) a［O］ a［S］a( O2 － ) = γ( S2 － ) fO x( S2 － )［% O］ fSγ( O2 － )［% S］x( O2 － ) ， ( 11) LS( 1) = x( S2 － ) ［% S］= K ( 1) fSγ( O2 － ) x( O2 － ) γ( S2 － ) fO［% O］， ( 12) ［S］+［Fe］= ( S2 － ) + ( Fe2 + ) ， ( 13) · 251 ·