Al2O3-CaO基预熔精炼渣吸收Al2O3夹杂的动力学研究

特殊钢 第 .3 卷 ・ .. ・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
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停留在渣钢界面上并熔解于渣中； 三是由于界面 能的作用， 渣钢界面上的氧化物夹杂自发的转入
［@］ ［A］ 渣相 。过程自发进行的热力学条件为 ：
杂的能力； 另一方面， 渣中加入的 !"#$ 超过一定 限度， 将会有枪晶石和萤石晶体析出， 降低吸收 &’$ () 的能力。本渣系由于属低熔点型的铝钙型 精炼渣， !"#$ 对降低渣的熔点和粘度的作用不太 明显， 影响渣物理性质的主要是 &’$ () *!"( 比值 的大小。从环保和降成本的角度出发， 本精炼渣 可含较低或完全不加 !"#$ 。渣中加入 +,( - ./0 时， 有利于渣吸收 +,( 能改善精炼渣的物理性质， &’$ () 夹杂能力的提高。 +,( 和 !"( 属同一主族 元素氧化物， 二者性质较接近， 由于 +,( 向渣中提 $1 使得渣中复合阴离子更 供 ( 的能力比 !"( 强， 易于解体， 因而使熔渣粘度降低， 改善了 &’$ () 夹 杂物在渣中扩散的动力学条件。 渣的组成及相关物理性质值见表 .、 表 )， 由 表中数值可看出， &’$ () 的吸收速率随渣中 &’$ () * 随 （ +,( % 23(） 值增大而增 !"( 值 增 大 而 减 少， 加。精炼渣熔解吸收 &’$ () 夹杂在渣钢界面上进 行， 减少粘度不仅可以增加熔渣对 &’$ () 夹杂的 润湿性， 而且可以加快熔解后 &’$ () 在渣中的迁 移速度， 因此粘度为 &’$ () 吸收速率的主要控制 （ +,( % 23(） 含 因素 。精炼 渣 中 的 &’$ () *!"(、 量通过改变熔渣粘度来影响 &’$ () 吸收速率。当 渣的粘度随 &’$ () *!"( &’$ () *!"( 5 /67 8 /69 时， 值增加而降低， 精炼渣吸附 &’$ () 夹杂的能力很
第 .\ 卷第 ! 期 .""X 年 ! 月
特殊钢
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研究设备及方法
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表 @ 试验精炼渣成分 AB =/;97,27/* .5 *74*7, 9752/2/; 4"(; AB
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在粘度测试设备上加装一套可拆卸的旋转横 梁臂， 进行精炼渣吸收 L 类夹杂物的研究。利用 专门的步进电机控制旋转速度。为使控制设备易 操作， 具有良好的人机界面， 专门开发研制了一台 步进电机控制器。该设备工作原理： 操作者通过 开关列阵人工设置转速， 然后经嵌入式控制单元 （(/W） 向三相步进电机功率驱动发送脉冲信号。 步进电机的旋转模式为每脉冲旋转 !4X 度。 利用 % 因素 $ 水平的 . 次回归正交设计法 进行实验方案的设计， 在对 !5 组铝钙 （!Y. 实施） 型预熔精炼渣的熔化温度、 粘度和脱硫性能进行 ［!］ 系统深入研究的基础上 ， 对比选取了其中两组 渣 （! Z 和 # Z ） 来研究它们吸收 L 类夹杂的性能， 两组渣的成分如表 ! 所示。 精炼渣吸收夹杂 （ L 类） 的动力学实验研究方 法为： （!）,-. *$ 在精炼渣中的熔解速度方程。将 放入炉内加热至 .X" ) 渣 样 放 入 石 墨 坩 锅 中 ， 万方数据 使渣形成均匀液态， 缓慢下降装在钼杆 ! X"" [ ，
用下式可计算出 45. 6, 熔解速度常数： （ % & %） （ " & "） * 7# ! ! ! . ! （!% & !% ） # （3）
表明 ’ ) 熔渣 * 7 +?/* 大于 * ) 熔渣 * 7 +?1*， ) ’ 渣容纳 45. 6, 的能力更强。 .-, 搅拌速度对熔解速度的影响 （ . +1+ @ ） ， 固体 45. 6, 在熔渣 45. 6, 熔点高 中的熔解过程与化学作用、 组元的扩散及 45. 6, 向熔渣的渗透有关， 可分为 , 个环节： （’）熔渣向 （.）熔渣与 45. 6, 接触， 在界面 45. 6, 表面的吸附； 发生化学作用， 生成熔点较低的物质； （,）反应生 成物向渣相中迁移。
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实验结果和讨论 45. 6, 在熔渣中的熔解速度方程 圆柱体试样的旋转线速度： ! 7. &#， 在多数情况下扩
［,］ 散是限制性环节 。由图 ’ 可看出， （& 59
式中：" 8圆 柱 体 试 样 的 平 均 半 径 !##；# 8转 速 ! ・ " #$% & ’ 。 熔解速度与搅拌速度的关系表达式如下： （& 或 （& 59 $" ） 7 &!’ $% （.）