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在现代纯净钢冶炼中,LF精炼作为最主要的精炼手段之一发挥着重要作用。在实际生产中,钢包渣氧化性降低速度慢,精炼周期长是制约LF精炼深脱硫功能发挥的限制性因素。本课题应用热力学活度计算模型分析了熔渣成分对钢包渣脱硫能力的影响;通过熔渣脱氧动力实验研究,结合理论分析,讨论了熔渣成分对钢包渣脱氧速度的影响,研究结果对于提高钢包渣脱氧速度,指导LF精炼成渣工艺设计具有重要的现实意义。 论文首先根据钢包渣组成,基于分子离子共存理论建立了活度计算模型,通过验证,模型对钢铁熔渣组元活度预测精确度较高。CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO渣系条件下活度计算结果表明,当碱度大于3时,FeO活度随Al2O3含量的降低而降低,随碱度的升高而缓慢降低,随FeO含量的降低而降低;CaO活度随碱度的升高而升高,随Al2O3和FeO含量的降低而升高。综合熔渣成分对FeO和CaO活度的影响,控制钢包渣的碱度大于4,Al2O3含量低于25%,有利于提高钢包渣的脱硫能力。 熔渣脱氧实验结果表明,熔渣脱氧速度与熔渣初始成分密切相关。在本实验条件下,当碱度为3时,熔渣初始脱氧速度随熔渣初始Al2O3含量的增加而加快,但当初始Al2O3含量大于20%,熔渣初始脱氧速度反而有降低的趋势。当熔渣初始Al2O3含量为20%,熔渣初始脱氧速度随碱度先增大后减小。 动力学分析表明,铁离子的扩散是熔渣脱氧反应的限制性环节。在实验渣系条件下,熔渣聚合程度随Al2O3含量的增加而增大,随碱度的增加而降低。在碱度为3条件下,当w(Al2O3)<15.12%时,铁离子平均扩散直径随Al2O3含量的增加而减小,熔渣粘度缓慢增大;当w(Al2O3)>15.12%时,铁离子平均扩散直径保持不变,粘度快速升高;铁离子扩散系数先升高后降低。当熔渣初始Al2O3含量为20%时,铁离子平均扩散直径随着碱度的升高而增大,而熔渣粘度降低,铁离子扩散系数随碱度的升高略微增大后逐渐降低。脱氧实验与理论分析结果表明,铁离子扩散系数变化趋势与熔渣初始脱氧速度变化趋势相一致。 综合熔渣成分对钢包渣脱硫能力和脱氧速度的影响,LF精炼前钢包渣成分调整目标为:碱度为5左右,Al2O3含量为15%~20%。