极低硫钢的精炼脱硫动力学模型

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.03.005 第26卷第3期 北京科技大学学报 VoL.26 No.3 2004年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jn.2004 极低硫钢的精炼脱硫动力学模型 李素芹熊国宏李士琦朱荣王新华陈原 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过对影响脱硫反应限制性环节的分析，将持续接触和瞬时接触两种反应模式综 合考虑，建立了精炼脱硫动力学模型，并通过实验室“极低硫钢精炼脱疏”实验数据对模型进 行验证，结果表明，本模型的预测结果与实验结果比较吻合 关键词精炼；脱硫；动力学；模型 分类号T℉111.14*5：TF01 从熔渣热力学分析可知，在一定的脱氧条件 子从熔渣本体向钢一渣界面的传质。 下，一旦炉渣组成与配比确定，其硫容量即已确 2)在钢-渣界面发生[S]*+(O2-)*=(S2-)+[0]* 定.笔者开发的CaO-Mg0-AlO-SiOzCaF2(A系 界面反应，生成硫离子和氧， 列)+CaO-Bao-CaF2(B系列)脱硫渣系，疏容量 3)(S2-)*-(S2-),即界面上生成的疏离子由 gC,值高达-1.6~0.5，此时，影响精炼终点硫含量 钢-渣界面向熔渣本体的传质：[0]*一[O],即界面 和脱硫速率的决定性因素就取决于脱硫过程的 上生成的氧由钢-渣界面向钢液本体传质. 动力学条件. 由于脱硫反应在1600℃左右进行，反应温度 我国现行脱硫工艺及处理水平是：铁水预处 极高，化学反应相当快，所以步骤2)不可能成为 理（废钢）+转炉（电炉）+炉外精炼，铁水预处理 脱硫过程的控制性环节.在其他步骤中，(O)一 最高水平为10×10，而转炉还会带来(10~20)× (O2-)*和(S2-)*一(S2-)发生在熔渣中：[S]→[S]*和 10的增硫，因此精炼炉的初始硫含量不会低于 [O]*→[O]发生在钢液中.在精炼脱硫处理条件 30×10.考虑精炼炉对处理时间的要求，对脱硫 下，相对于钢液来讲，渣层很薄，传质路程短，传 动力学的研究就显得更为重要，本文在初始硫含 质速率相对较快，所以熔渣中的传质步骤(O2)一 量[S]≤50×10，并综合考虑持续接触与瞬时接触 (02-)*和(S2-)*→(S-)也不会成为脱疏过程的限制 影响的条件下进行精炼极低疏钢的动力学研究， 性环节 建立了数学模型.通过该模型，可在确定精炼初 可见，精炼脱硫过程的限制性环节只可能是 始硫含量及脱氧状况的情况下，迅速计算出达到 钢液中的传质步骤[S]→[S]*和[O]*→[O].由于氧 目标硫含量所需处理时间， 在钢液中的扩散系数要比硫高一个多数量级， 即氧在钢液中的传质速度要比硫快十几倍，与 1模型建立的理论基础及假设 [S]→[S]*相比较，[O]*→[O]步骤也不构成限制性 1.1理论基础 环节，所以假定，在精炼脱硫生产极低硫钢过程 根据炉渣离子结构理论，渣一铁之间进行的 (初始疏含量[S]为50×10，终点硫含量≤5×10) 反应为[S]+(O2-)=(S2-)+[O],由双膜理论可知四， 中，[S]由钢液本体向钢-渣界面的传质是精炼脱 脱硫过程由以下三个步骤构成： 硫过程的限制性环节， 1)[S]一[S]*,即钢液中的疏由钢液本体向钢- 1.2基本假设 渣界面的传质：(O2)→(O2-)*,即熔渣中的氧离 为简化计算，在不影响过程本质特征的前提 下，作如下基本假定： 收稿日期200309-05李素芹女，40岁，博士 1)渣-金间仅发生如[S]+(O2)=(S2-+[O]的脱 *国家“973”重大基础研究(No.G1998.06.1500) 硫反应

第 ￾￾卷 第 ￾期 ￾￾￾￾年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 一￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ 极低硫钢 的精炼脱硫动 力学模型 李素芹 熊 国宏 李士 琦 朱 荣 王 新 华 陈 原 北京科技大 学冶 金 与生态工 程 学 院 ， 北 京 ￾￾￾￾ 摘 要 通 过对 影 响脱硫 反应 限制性环节 的分析 ， 将 持 续接 触 和 瞬 时接触 两 种 反 应模式综 合考虑 ， 建立 了精炼脱硫动 力学模型 ， 并通过实验 室 “ 极低硫 钢 精炼脱硫 ” 实验 数据对 模型 进 行验 证 ￾ 结果表 明 ， 本模 型 的预 测 结 果 与 实验 结果 比较 吻 合 ￾ 关键 词 精炼 ￾脱硫 ￾动 力学 ￾模型 分 类号 ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ 从熔渣 热 力学 分 析 可 知 ， 在 一 定 的脱 氧条件 下 ， 一 旦 炉渣 组 成 与 配 比确 定 ， 其硫 容 量 即 己确 定 ￾ 笔 者 开 发 的 ￾￾￾卜￾￾￾一￾认一￾￾厂￾￾ ￾ ￾￾ 系 列 卜￾￾￾￾￾￾￾￡￾ ￾ ￾￾ 系列 ￾脱 硫 渣 系 〔，，， 硫 容 量 ￾￾ 值 高达 一 ￾ ￾ ￾一￾￾ ， 此 时 ， 影 响精 炼 终 点硫 含量 和 脱 硫 速 率 的决 定 性 因 素 就 取 决 于 脱 硫 过 程 的 动 力学 条件 ￾ 我 国现 行脱硫 工 艺 及 处 理 水 平 是 ￾ 铁 水预 处 理 ￾废 钢 ￾￾ 转 炉 ￾电炉 ￾十 炉 外 精 炼 ￾ 铁 水 预 处 理 最 高水 平 为 ￾￾“ ￾￾一 ， 而转 炉 还 会 带来 ￾￾￾砚￾￾ ￾￾ ‘的增硫 ， 因此 精炼 炉 的初 始硫 含 量 不 会低 于 ￾ ￾ ￾￾ 一‘ ￾ 考 虑精 炼炉对 处 理 时 间 的要 求 ， 对 脱硫 动 力学 的研 究就显 得更 为重 要 ￾ 本文在初 始硫 含 量 ￾￾簇 ￾ “ ￾￾ 一 ‘， 并综合考虑持续接 触 与 瞬 时接 触 影 响的条件下进 行 精炼 极低 硫 钢 的动 力 学研 究 ， 建立 了数 学模 型 ￾ 通 过 该模 型 ， 可 在确 定精炼初 始硫 含量 及 脱 氧状 况 的情 况 下 ， 迅速 计 算 出达 到 目标硫 含量 所 需 处 理 时 间 ￾ ￾ 模 型 建 立 的理 论 基础 及 假 设 ￾￾ 理 论 基础 根据 炉渣 离子 结构理 论 ， 渣一铁之 间进行 的 反应 为￾￾￾￾￾￾ ￾一 ￾￾ ￾￾ ，一 ￾￾￾￾￾ ￾ 由双 膜 理 论 可 知 口，， 脱 硫 过 程 由 以下三 个 步骤 构成 ￾ ￾￾〔￾￾〔￾ ￾ ， 即钢 液 中的硫 由钢 液 本体 向钢￾ 渣界 面 的传质 ￾ ￾。￾一 ￾￾ ￾￾ 一 ￾￾ ， 即熔 渣 中 的氧 离 收稿 日期 ￾￾￾刁￾￾￾ 李素芹 女 ， ￾￾岁 ， 博士 ￾ 国家 “ ￾￾￾” 重 大基 础研究 ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ 子从 熔渣本 体 向钢一渣 界 面 的传质 ￾ ￾￾在 钢一 渣 界 面 发 生 【￾〕 ￾￾￾￾ ，一 ，￾ ￾ 二 ￾￾ ，一 ￾￾【￾」 ￾ 界 面 反应 ， 生 成硫 离子 和 氧 ￾ ￾ ￾￾ ￾一 ￾ ￾ 一 ￾￾ ￾一 ￾ ， 即界 面 上 生 成 的硫 离 子 由 钢一渣 界面 向熔渣 本 体 的传 质 ￾【￾〕 ￾ 一 【￾ ， 即界面 上 生 成 的氧 由钢一 渣 界 面 向钢 液 本 体传 质 ￾ 由于 脱硫 反应 在 ￾￾￾℃ 左 右 进行 ， 反应温度 极 高 ， 化 学 反应 相 当快 ， 所 以步 骤 ￾不 可 能成 为 脱硫 过 程 的控 制性 环 节 ￾ 在 其 他 步骤 中 ， ￾￾￾一 ￾， ￾￾，一 ￾ ￾ 和 ￾￾ ，一 ￾ ￾ 一 ￾￾ ，一 ￾发 生 在熔 渣 中 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ 和 ￾」 ￾ ￾ ￾」发 生 在 钢 液 中 ￾ 在精 炼脱 硫 处 理 条件 下 ， 相 对 于钢 液来 讲 ， 渣层 很 薄 ， 传质 路程 短 ， 传 质速率相 对 较快 ， 所 以熔渣 中的传质 步骤 ￾￾ ￾一 ￾， ￾￾￾一 ￾ ￾ 和 ￾ ￾一 ￾ ￾ ， ￾ ￾一 ￾也 不 会 成 为脱硫 过 程 的 限制 性 环 节 ￾ 可 见 ， 精炼 脱硫 过 程 的 限制 性环 节 只 可 能是 钢 液 中 的传 质 步骤 【￾一【￾ ￾ 和 「￾ ￾ ￾【￾ ￾ 由于氧 在 钢 液 中 的扩 散系 数 要 比硫 高一个 多数量 级 『￾， ， 即氧 在 钢 液 中 的传 质 速 度 要 比硫 快 十 几 倍 ， 与 ￾￾￾一 ￾￾￾ ￾ 相 比较 ， ￾￾￾ ￾ ￾ 【￾￾步骤 也 不 构成 限制 性 环 节 ， 所 以假 定 ， 在 精炼脱硫 生 产 极低硫 钢 过程 ￾初始硫 含量 ￾￾￾为 ￾￾￾ ￾￾ 一 ‘， 终 点硫 含 量 ￾ ￾￾ ￾￾ 一 ‘￾ 中 ， 〔￾ 由钢 液本 体 向钢一渣 界 面 的传质 是精 炼脱 硫 过 程 的 限制 性 环 节 ￾ ￾￾ 基 本假 设 为简化 计 算 ， 在 不 影 响过程 本质特 征 的前提 下 ， 作如 下基 本 假 定 ￾ ￾￾渣一 金 ￾司仅 发 生如 ￾￾￾￾￾￾ ￾一 ￾￾ ￾￾ ，一 ￾￾￾￾￾的脱 硫 反 应 ￾ ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．２００４．０３．００５

Vol.26N0.3 李素芹等：极低硫钢的精炼脱硫动力学模型 ·245· 2)渣-金两相主体在处理过程中分别处于理 学方程为： 想混合状态，熔渣不挥发也不熔于钢液，加入的 4=_d96S_100itB dt (4/3)rpe (3) 脱硫剂能快速均匀呈液态弥散在钢中， 式中，n为参与反应的粉粒占整个粉粒数的比 3)忽略由于硫的迁移而造成的质量和体积 率，%；r为粉粒半径，m:p为粉剂密度，kgm:B 的变化. 为料流密度，B=G/Wm,kg/(kg·s):Wm为钢水质量， 4)同时考虑钢液侧和粉剂颗粒侧（渣侧）的 kg:G为喂线速度，kgs.粉粒在钢水中运动，在其 传质阻力，不考虑过程中粉剂颗粒的凝聚与合 周围钢水中产生了边界层.硫经过钢水侧边界层 并，并把钢液及熔渣的密度和粘度视为常数， 向粉粒表面扩散为限制环节，因此可由下式算 5)脱硫过程中钢液温度保持相对稳定， 出： 在±5℃内波动. =arol% (4) 6)脱硫速度是短暂反应和持续反应效果的 叠加，即-d[S]/d=y,+,式中，分别为顶渣和 式中，D,为疏在钢水中的扩散系数，ms;p为钢 喂线渣的脱硫速率， 水密度，kgm；d为包围粉粒的钢水侧边界层的 )精炼脱硫前，钢液已充分脱氧，具有足够 厚度，m,整理后可得短暂接触脱硫动力学方程 低的氧位. 为： v=-dl%s]-n38.er1.(%s] dt nr6PF (5) 2精炼脱硫动力学模型 23综合考虑 将持续接触和短暂接触综合起来分析，将 笔者在研究极低硫钢的精炼脱硫过程中，采 和进行叠加，-d[S]Vdt=,+4,即可得到总的脱 取的是持续接触（加顶渣）和短暂接触（喂线）两 硫反应速度式如下： 种反应模式，因此在建立动力学模型时尝试把两 Am‖D, 项叠加起来综合考虑，以更加接近生产实际， d[%S]=vp+y.= dt 61 (SX- (%S)[%S]oW 3B 2.1持续接触 L LW D.2at.[%S] +rp际 (6 以A系列(A1)为顶渣，钢一渣之间的反应为 整理得： 液-液反应，反应速率表达式为间： =-d%s1-4k%s1-%sw,[%S1,-%s -鉴4制+ dt dt V8, L. 96S)-s1 (1) nrò2p」 整理后得到持续接触的动力学方程为： 令a-12会会 =怜 6%s. %s- 可得： di%S]=al%S]+b dr (7) L.W。J (2) 将上式积分得动力学模型为： 式中，[%S]为钢渣界面硫含量，%：[%S],(%S)为分 [%S]=-b/a+([%SJo+b/a)exp(-a) (8) 别为t时刻钢液、渣中的硫含量，%：L为t时刻硫 即为低硫钢精炼脱硫动力学模型， 在渣-钢间的分配系数：A为钢水熔池的表面积， m;V为钢水体积，m:D为硫在钢水中的扩散系 3模型的验证 数，m:d,为钢水与顶渣界面处钢水侧扩散边界 层的厚度，m. 为考核模型的准确性与可靠性，将本模型的 2.2短暂接触 计算结果与实验研究结果进行对比分析，见图1 研究采用B系列（主要是B2)喂线渣以喂丝 和图2.由图1可见，模型预测初始硫含量[S]与处 方式加入钢中.参考喷粉脱硫的动力学过程， 理时间t的关系与实验结果基本一致，只是预测 假设一个粉剂颗粒在通过钢水的过程中（粉粒的 达到极低硫时的处理时间比实验值相对短一些， 逗留时间为)钢水含硫量不变，并且在脱硫处理 这说明通过改进操作还可以使处理时间进一步 的任意时刻悬浮于钢水中的粉粒数是一定的.令 降低，由图2可见，炉渣指数MI值对脱硫速率的 每个粉粒每秒的脱硫量为，得到短暂接触动力 影响的模拟值与实验值相当吻合，得到了相同的

￾￾】 ￾ ￾￾￾￾ 一￾ 李素芹等 ￾ 极低硫钢 的精炼脱硫 动 力学模型 一 ￾￾￾ ￾ ￾渣一 金 两 相 主 体 在 处 理 过程 中分 别 处 于 理 想 混 合 状态 ， 熔渣 不 挥 发 也 不 熔 于 钢 液 ， 加 入 的 脱 硫 剂 能快速 均 匀 呈 液态 弥散在钢 中 ￾ ￾ 忽 略 由于硫 的迁 移 而 造 成 的质 量 和 体 积 的变 化 ￾ ￾ 同 时考 虑 钢 液侧 和 粉 剂颗 粒侧 ￾渣 侧 ￾的 传 质 阻 力 ， 不 考 虑 过 程 中粉 剂颗 粒 的凝 聚 与 合 并 ， 并把 钢 液及 熔 渣 的密 度 和 粘 度视 为 常 数 ￾ ￾ 脱 硫 过 程 中 钢 液 温 度 保 持 相 对 稳 定 ， 在士￾℃ 内波 动 ￾ ￾ 脱硫速 度 是 短 暂 反应 和 持 续 反 应 效果 的 叠 加 ， 即 一 ￾〔￾」￾￾ ￾ 巧￾ ， 式 中 巧 ， ￾￾分 别 为顶 渣 和 喂 线渣 的脱 硫 速 率 ￾ ￾ 精 炼 脱 硫 前 ， 钢 液 已 充 分 脱 氧 ， 具 有 足 够 低 的氧 位 ￾ 学 方 程 为 ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾粉 ￾ 一￾丽一 一 西万户不 ￾￾￾ 式 中 ， 叮 为 参 与 反 应 的 粉 粒 占整 个 粉 粒 数 的 比 率 ， ￾ ￾ ￾ 为粉 粒 半 径 ， ￾ ￾￾， 为粉 剂 密 度 ， ￾￾￾ ￾￾￾ 为料 流 密 度 ，￾ ￾ ￾￾风 ， 吨￾￾￾’ ￾￾风 为钢 水 质 量 ， ￾ ￾￾ 为 喂 线速 度 ， ￾￾店 ￾ 粉 粒 在钢 水 中运 动 ， 在 其 周 围钢 水 中产 生 了边 界层 ￾ 硫 经 过钢 水侧 边 界层 向粉 粒表 面 扩 散 为 限制环 节 ， 因此工可 由下 式 算 出 ￾ ，一 ￾ 。￾儡￾￾粤￾ ￾￾￾ ￾ 精 炼 脱硫 动 力学模型 笔 者在研 究极 低硫 钢 的精炼 脱硫 过 程 中 ， 采 取 的是 持 续接 触 ￾加 顶 渣 ￾和 短暂接 触 ￾喂 线 ￾两 种 反应模 式 ， 因此 在建立 动 力 学模型 时尝试 把 两 项 叠 加 起 来 综 合 考 虑 ， 以更 加 接 近 生产 实 际 ￾ ￾￾ 持 续 接 触 以￾ 系 列 ￾￾ ￾ 为顶 渣 ， 钢一渣 之 间 的反应 为 液一 液 反应 ， 反 应 速 率表 达 式 为‘￾，￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ， ￾ ￾ ￾。 ， 。 ￾ 。。 。 ￾ 、 。。 ， 。 ￾ ￾￾￾￾ 叭 ￾ 一 竺去畏竿兰三￾ 卜共咎日书三 ￾「￾￾￾一 ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ 玉二宁兰艺 ￾￾ ￾￾ ￾咨 ， ￾ 、 ￾ ‘ “ “ ￾ ￾ ‘ “ 一 ￾’，， “ ” 一 ￾， ￾ ， ￾￾￾ 整 理 后 得 到持 续 接触 的动 力 学方 程 为 ￾ 式 中 ，￾ ￾ 为硫 在 钢 水 中 的扩 散 系数 ， ￾￾ ￾ 户 。 为钢 水 密 度 ， ￾￾加 ￾ ￾ 次为 包 围粉 粒 的钢 水 侧 边 界 层 的 厚度 ， ￾ ￾ 整 理 后 可 得 短 暂 接 触 脱硫 动 力 学 方 程 为 ￾ ￾￾￾￾〕 ￾￾￾ ￾￾ 。 ￾口，。 ￾ 。。 ， 。 ￾ ” 一犷 三 一川份￾训瞪￾￾」 ￾ ￾￾ 综 合 考 虑 将 持 续 接 触 和 短 暂 接 触 综 合 起 来 分 析 ， 将 巧 和 ￾ 进 行 叠加 ， 一 ￾￾￾￾￾ 咋￾￾ ， 即可 得 到 总 的脱 硫 反应 速 度 式如 下 ￾ ￾￾￾￾飞 ￾ ￾￾， ￾￾ 。 ￾￾ ￾￾ ， 。 ，了 ， ￾ 礁 ￾ 、 一苗生 一 ￾ 认 一 ￾节￾学￾￾￾￾￾卜云前￾￾ 里丝匹￾ 上丝翅 卫丛、二￾ ￾旦旦￾夕 生 ￾卫坠￾ ， 「￾￾ ￾ ，‘ 、 一瓜一一厄丁蔽一厂叮￾下￾了￾万￾ ‘￾为” 」 又￾ 整 理 得 ￾ 令 、 一擎 一 制箫 ￾ 〔￾￾￾￾ ‘儡￾ 一黔 且誓哥 竺 ￾ 擎 一 ￾阁剖 ￾儡￾ 十 ￾ 创 竺 ‘ ￾￾卫 生￾卫互生 ￾ ， ￾「。二 。 ￾￾ ￾丝二￾￾旦 七￾ 一 亚￾￾。 “ 一 ￾节￾了…￾ ￾龙￾丽厂恻下￾了￾万￾￾， 。一 阁刽箫￾〕 。 · ￾￾￾ 可 得 ￾ ￾￾￾￾〕 ￾￾ ￾ ￾ 【￾￾」￾￾ ￾￾￾ 式 中 ， 〔￾￾ ￾为钢 渣 界 面硫 含 量 ， ￾ ￾〔￾￾」，￾￾￾为分 别 为 ￾时刻 钢 液 、 渣 中 的硫 含 量 ， ￾ ￾￾ 。 为 ￾时刻硫 在 渣一钢 间 的分 配 系数 ￾￾二 为钢 水熔池 的表 面 积 ， ￾ ￾￾ ￾为钢 水 体 积 ， ￾ ，￾￾ ￾ 为硫 在 钢 水 中 的扩 散 系 数 ，￾￾ ￾ 咨 ，为钢 水 与 顶 渣 界 面 处 钢 水 侧 扩 散边 界 层 的厚度 ，￾ ￾ ￾￾ 短 暂接 触 研 究采 用 ￾ 系 列 ￾主 要 是 ￾￾ 喂线渣 以喂 丝 方 式 加 入 钢 中 ￾ 参 考 喷粉 脱硫 的动 力 学 过 程 ‘￾一￾， 假 设 一 个粉 剂 颗粒 在通 过 钢 水 的过 程 中￾粉 粒 的 逗 留时 间为￾钢 水 含硫 量 不 变 ， 并 且 在 脱 硫 处 理 的任 意 时刻悬 浮 于钢 水 中的粉粒数 是 一 定 的 ￾ 令 每 个 粉 粒 每 秒 的脱 硫 量 为苏 ， 得 到 短 暂 接 触 动 力 将 上 式积 分 得 动 力 学模 型 为 ￾ 「￾￾卜 一 ￾触￾￾〔￾￾〕 。￾￾￾￾￾￾￾一 ￾￾ ￾￾￾ 即 为低 硫 钢 精 炼 脱硫 动 力 学模 型 ￾ ￾ 模 型 的验 证 为考 核模 型 的准 确 性 与 可 靠 性 ， 将 本模 型 的 计 算 结 果 与 实验研 究 结 果进 行 对 比分 析 ， 见 图 ￾ 和 图￾ ￾ 由图 ￾可 见 ， 模型预 测初始硫 含量 「￾与处 理 时 间 ￾的关 系 与 实验 结 果 基 本 一 致 ， 只 是 预 测 达 到极 低 硫 时 的处 理 时 间 比实验 值 相 对 短 一 些 ， 这 说 明通 过 改 进 操 作 还 可 以使 处 理 时 间进 一 步 降低 ￾ 由 图 ￾可 见 ， 炉渣 指 数 ￾￾值 对 脱硫 速 率 的 影 响 的模拟 值 与 实验 值 相 当 吻合 ， 得 到 了相 同 的

·246 北京科技大学学报 2004年第3期 50 规律，即M1值为031时的脱硫效果最好.模型计 模型 算结果与实验结果比较吻合，但当钢中硫含量达 一一一·一实验 40 到5×10以下时，实验结果比模拟结果相对差一 40 30 些，可能是在极低硫下动力学条件变差的缘故. 20 4结论 10 将持续接触（加顶渣）和短暂接触（喂线）综 合起来考虑，在初始硫含量[S]≤50x10的条件 0 10 20 3040 50 6070 下进行精炼极低硫钢的动力学研究，建立了精炼 t/min 脱硫动力学模型，可较好地对极低硫条件下的精 图1模型研究与实验结果对比 Fig.1 Comparison of model forecast results with experi- 炼脱硫进行模拟， mental results 参考文献 60 1 LI S Q,ZHU R,LI S Q,et al.Experimental research on % refining slag systems containing BaO for ultra-low sul M=0.16 phur steel [J].J Iron Steel Res Int,2003,10(1):11 .-OI/s] 40 30 2黄希估，钢铁冶金原理M).北京：冶金工业出版社， MI-0.40 1998.229 四 3陈家祥.炼钢常用图表数据手册M.北京：治金工 M1-0.31 10 业出版社，1998.655 (a)模型预测 4韩其勇，冶金过程动力学M.北京：冶金工业出版 0 10 20 30 40 50 社，1987 60 。M=0.16 5蒋国昌，徐匡迪，邓健雄.渣钢持续接触式脱疏反应 50 口M-=0.31 的动力学研究).金属学报，1990,26(1)：33 % ■M=0.40 6 Oguchi S,RobertsonDGC.Kinetic model for refining by submerged powder injection:Part I Transitory and perma- 30 云 nent contact reactions[J].Ironmaking Steelmaking,1884, 20 11:262 10 7金焱，喻淑仁.铁水喷粉脱硫的动力学模型研究) b)动力学实验 武汉冶金科技大学学报，1998,21(1)：22 0 10 2030 4050 8 Takuzo Hatakeyama.Development of secondary refining t/min process using RH vacuum degasser at Nagoya works [A]. 图2炉渣指数MⅦ值与处理时间t的关系 Steelmaking Conference Proceedings [C].Masato Oita Fig.2 Relations of index MI and desulphurization time Nippon Steel Corporation,1992.219 Dynamic Model Applied in Ultra-low Sulphur Steel Refining Desurlfurization Process LI Suqin,XIONG Guohong,LI Shiqi,ZHU Rong,WANG Xinhua,CHENG Yuan Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083 ABSTRACT By analyzing the bottle-neck of desulphurization reaction,a kinetic model applied in refining de- surlfurization process was developed based on two kind of calculating reactive modes:both durative contact mode and temporary contact mode.The results show that this model is in good agreement with the experimental data. KEY WORDS refining;desulfurization;dynamic;model

一 ￾￾￾ ￾ 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾年 第 ￾期 — 模型 一 一 ￾ 一 实验 规 律 ， 即￾￾值 为 ￾￾ 时 的脱硫 效果 最 好 ￾ 模 型计 算 结果 与 实验 结果 比较 吻合 ， 但 当钢 中硫 含量 达 到 ￾￾￾ 一 ‘ 以下 时 ， 实验 结果 比模拟 结 果 相 对 差 一 些 ， 可 能是 在 极 低 硫 下 动 力 学 条件 变 差 的缘 故 ￾ ￾￾亡 ￾￾ ︼八‘￾︸ ￾。工工的￾ 伙认认 ﹂￾ 、 气乙 ，且￾ ￾￾ ￾￾卜 了￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 一 ￾ ￾一一一一‘一一一目一 叫 — 上一二一一￾二二￾二二二二二二，巴￾‘一二 ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ 图 ￾ 模型 研 究 与实验 结果对 比 ￾￾￾ · ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 初￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 呼︸￾￾￾，月︸︸ ￾￾￾八￾︸ 甲。之︻巴 ￾ 模型预测 ﹃‘￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾︸ ￾￾ 冲内」月 日￾︸︸ 甲￾ ，︸￾ 、︻巴 ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ 图 ￾ 炉渣指数 ￾￾值 与处 理 时 间￾ 的关 系 ￾￾ ·￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ 结论 将 持续接触 ￾加 顶 渣 ￾和 短 暂接 触 ￾喂 线 ￾综 合 起 来考 虑 ， 在初 始硫 含量 ￾」延 ￾￾时￾ 一‘ 的条件 下 进行 精炼极低硫 钢 的动 力 学研 究 ， 建立 了精炼 脱硫 动 力 学模 型 ， 可 较好 地对 极低硫 条件 下 的精 炼脱 硫 进 行 模拟 ￾ 参 考 文 献 ￾ ￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾却￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾一￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾」 ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ 黄希估 ￾ 钢 铁冶金 原理 ￾￾￾ ￾ 北 京￾冶金 工 业 出版社 ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ 陈家祥 ￾ 炼钢 常用 图表数据手册 ￾￾￾ ￾ 北 京 ￾ 冶金 工 业 出版 社 ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ 韩其 勇 ￾ 冶金 过 程 动 力 学「￾〕 ￾ 北 京￾冶 金 工 业 出版 社 ， ￾￾￾￾ ￾ 蒋 国 昌 ， 徐 匡迪 ， 邓 健 雄 ￾ 渣 钢 持续接 触 式脱硫 反应 的动 力学研 究阴 ￾ 金属 学报 ， ￾￾ ， ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾刀 ￾ 加￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾ 金 众 ， 喻淑 仁 ￾ 铁 水喷粉脱硫 的动 力 学模型研 究￾ ￾ 武 汉 冶金 科技大 学学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾柳 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾」 ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ 咭上￾ 八”￾曰 ￾‘￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾一 ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾， 隽￾口刀召 ￾￾￾￾， ￾ ￾￾￾， 乙万￾ ￾口￾， 洲刃￾子刀刀￾￾， ￾习￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾】刊电￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾一￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾， ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾即￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾袱 ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾