[复习][c]、[o]及真空度对rh真空脱碳的影响

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1、［c］、［0］及真空度对RH真空脱碳的影响（H）木通口善彦等摘要为了调查250tRII脱气装置的脱碳行为，用C0气泡形成模型，研究了［C］、［0］及真空度对脱碳速度常数（KJ的影响。K「在脱碳过程的初期和后期较小，屮期较大。K<•在脱碳初期小是因为环流速度小，在脱碳后期小是因为C0气泡形成的速度低；在脱碳屮后期，脱碳的有效反应面积、脱碳反应容量系数（ak）和K「与［C］•［0］有很好的相关性，此关系式可由C0气泡形成模型导出；在脱碳初期真空槽内的压力对环流速度Q有影响，用经验式计算的Q恰好与用实测的«和推定的ak所获得的实绩RH值一致；建立了新的

2、RH脱碳模型，［C］模型计算结果与实测的［C］吻合，用此模型还可评价排气速度对匕的影响程度。关键词二次精炼钢包冶金脱碳动力学R111前言近年来，随着以汽车用钢为代表的超低碳钢需求量的增加及目标碳浓度低于lOppm的苛刻要求，必须提高RH精炼的脱碳速度并降低脱碳终了的碳浓度。但是在低碳区域，因为脱碳速度的下降，RH处理超低碳钢所需的时间比普通低碳钢长。处理时间的延长势必导致RH处理成本的增加及生产能力的下降，因此确立有效的脱碳模式成了一项重要的课题。根据许多的研究报告，RH的脱碳大致可分为钢水自由表面的C0生成反应（表面脱碳）、环流Ar等气泡对C0

3、的吸附反应（气泡脱碳）及钢水内部的C0气泡产生的反应（内部脱碳）。胜皿、岸木等人进行了表面脱碳方面的研究，得出表面脱碳所带來的影响极小。气泡脱碳对整个脱碳过程带來的影响比例为5%〜100%（不同研究者的研究结果差异很大）。内部脱碳模型是由Kuwabara等倡导的，虽然模型的决定因子并不明确，但其得出的气泡发生容量系数K值为相差两个数量级的8.3X107〜0.17（s_1）和20（s-Jo因此，对于RH的脱碳反应机理，不清楚的地方还很多。而且，脱碳初期真空度变化很大，这一过程中几乎没冇冇关钢水环流速度的认识，这阻碍了对脱碳初期的分析和研究。因此本文

4、借助内部脱碳模型，通过对实绩RH的脱碳行为的分析，定量地研究了钢水中［C］、［0］及真空度对RH脱碳速度的影响。2试验装置及方法2.1实绩脱碳速度的测定在250t转炉，停吹碳控制在0.025%〜0.065%,炉后不进行脱氧直接到RII进行真空脱碳处理。取样釆用铁制空样模，同时记录处理屮真空槽内真空度的实时变化情况。RH的试验条件：为浸渍管径0.66m.T部槽内径3.2m.真空度133Pa、环流气流量恒定在0.05m7so3试验结果2.1脱碳处理中［C］、［0］及真空度的变化处理中钢包内碳浓度G随时间的变化如图1所示。图1钢包内实际皈浓度与计算值的

5、比•较脱碳初期及碳浓度低下的脱碳后期脱碳速度慢，在中期脱碳速度快。G为0.01%时，钢包内游离氧浓度a•越高其脱碳速度越大。处理中G.和6的关系如图2所示。△£□□01偏伽）I.OlxlO50.81X105Gg01%时G.O0•僦△0.03%Do.oi%0.02图2钢包内碳浓度和孤浓度的关系由于转炉终点Pc。约为0.81〜1.01X10%,可知RH处理前G越高的炉次处理前其a越低。根据碳、氧的等摩尔反应（c+o=co）,图中G./o「的斜率比预想的1.33(16/12)要小约为0.6,从脱碳处理中渣中(FeO)、(MnO)的降低可看出是钢渣向钢水

6、中传氧所造成的。处理中的真空槽内压力P的实时变化如图3所示。初期P的下降速度较人，随着处理的进行P的下降速度逐渐降低。S3真空槽内压力的变化3.2碳浓度和氧浓度对脱碳速度的影响采用G时间序列数据中相邻的值，由下式求岀脱碳处理中的脱碳速度常数Kc(s_1)。—dCi./dt=Kc•CL(1)所求得的Kc与G的关系如图4所示。G.在0.01%以下，G.越大，越大，K(：值越高。另外，根据脱碳初期的K「都较低，可以看出K(:和G.、0「二者的相关性，因此可用C.,-0L与的关系来表示，其结果如图5所示。G、(X的差异很大，但二者乘积G.••与Kc有很好

7、的相关性。Cl0・0以时0L•Oo•磁△0.03%□0.01%°Q°(2△△e△△cFu△□□0□cPCL0.01%时<4o0.05%A003%□0.01%5G.・U・与Kc的关系4分析4.1脱碳速度常数及槽内脱碳容量系数据住田报导，假设钢包和真空槽内的钢水为完全混合，钢包和真空榊内的碳浓度可用(2),(3)式来表示：W(dG/dt)二Q(G—G)……⑵w(dCv/dt)二Q(G.—Cv)—P•ak(Cv—CE)(3)式中:W、w分别为钢包内和真空槽内的钢水量(kg),Q为钢水环流速度(kg/s),C为碳浓度(%),P为钢水密度(kg/m'),a

8、k为脱碳反应容量系数(nf/s)。(下标L,V,E分别代表为钢包内，真空槽内，反应界面)在w/W«l的条件下，脱碳反应速度常数匕・可用式