特殊钢密封罩吹氩喷粉过程钢液脱氮研究迪林傅杰朱荣魏柏林张书彦（北京科技大学，北京100083）果表明，密封罩喷粉工艺降低了钢液面氮分运，不仅能够防止钢液吸氮，还具有一定的脱氮效果。

　　在超低硫纯净钢生产中广泛采用喷粉工艺，由于在大气下喷粉过程中存在“卷渣”或“裸露眼”，钢液增氮是无法避免的，根据报道，一般增氮量在（20~40）x106.钢液吸氮是大气下钢包喷粉的主要问题之一，且目前对该规律的研究很少，故对于如何防止吸氮还无有效的工艺措施1试验方法1.1设备及原料熔炼设备为250kg中频感应炉，喷粉设备的送粉速度由可控硅调速器实现无级调速，刚玉质喷枪（内径4mm，外径60mm）及水冷氩气密封罩。原料为废钢（含C02%，S0005%，P0.010%），喷粉剂为钝化石灰，CaF2，A1粉，粉剂粒度80~100目，初试硫含量通过FeS试剂调整。

　　喷粉试验中固定粉剂粒度，喷枪插入位置为熔池深度的2/3处，喷吹压力保持为0.18MPa，以钢液面氮分压、吹氩量、钢液、含量、钢液初始氮含量、钢液温度等为参数，研究喷粉前后钢液氮含量的变化。

　　1.2操作方法100kg废钢装人感应炉，熔清后加入硅铁、铝脱氧，取样及测温定氧，安置密封罩吹Ar，清除罩内空气，插枪到指定位置，开始喷吹。喷吹过程中取炉气成分样，用气相色谱仪分析炉气成分，喷吹结束取样及测温定氧。钢液中的氧用固体电解质定氧方法确定，硫含量由碳-硫分析仪测定，氮含量由热导式氧-氮分析仪测定。

　　2试验结果27炉次热态试验中，钢液脱氮的炉数有25炉次，其中有2炉因密封不好，增氮（5~10）x16.其中脱氮率<20%的炉数占总炉次的32%，脱氮率20%~40%的炉数为48%，脱氮率>40%的炉数为16%，*高脱氮率达到66%.试验结果见表1.钢液面气相分压见。

　　3几种因素对脱氮率的影响3.1钢液面氮分压及吹氩量的影响喷粉过程中钢液将从气氛中吸氮，其吸氮量取决于钢液面上PN2及钢液裸露面积。大气下喷表1密封罩喷粉试验结果初始/终点/初始/停喷/初始/终点/ T初/ T终/脱硫率/脱氮率/粉时，钢液面氮分压为79.3kPa，吹氩造成钢液面的翻腾和裸露，使气-液反应界面大大增加，钢液将从气氛中大量吸氮，增氮量可达20x钢液的平衡氮含量可按西华特定理表示：e=由此可见，降低钢液面氮分压PN2，钢液的平衡氮含量降低，钢液的吸氮速度将减小，这是密封罩喷粉防治钢液吸氮的基本原理。吹入钢液的氩气泡中的氮分压为0，对于钢液中的氮来说，相当于一个个小真空室，暴有一定的脱氮效果。吹氩时，钢液面氮分压对钢液脱氮率有显著的影响，当PN2为0.010.02MPa时脱氮率较高，当尸N2为0.030.04MPa后，脱氮率已很低，PN2进一步增加时，钢液将增氮。随吹氩量增加，钢液脱氮率增加，在大气下喷粉时，提高吹氩量，钢液吸氮增加，本试验条件下，由于降低了钢液面PN2，钢液脱氮速度大于吸氮速度，所以与大气下喷粉时不同。

　　3.2氧、硫含量的影响钢液氧含量和硫含量对脱氮率的影响分别见及，由图可见，钢液中氧含量、硫含量增加时，脱氮率降低；脱氮率较高的炉次，其钢液中氧、硫含量都是较低的。其原因是由于氧、硫为表面活性元素，氧、硫占据了钢液表面，将阻碍钢液脱氮。氧、硫占据的钢液表面的界面分数为0，则表观脱氮常数可以表示为：吹氩量对脱氮率的影响钢液硫含量对脱氮率的影响观脱氮常数。氧、硫含量增加，0值增大，1减小，钢液的脱氮速度降低。当钢液吸氮时，氧、硫将阻碍吸氮，因为吸氮是脱氮的相反过程，当钢液氧、硫含量高时，钢液面被氧、硫占据，其吸氮反应界面减小，吸氮速度降低。所以，对钢液脱氮来说，希望钢液氧、硫含量尽可能低。当主要目的为了防止钢液吸氮时，希望钢液氧，硫含量高一些。如为了防止出钢过程中钢液从大气中吸氮，钢液不脱氧出钢，而将脱氧安排在随后的精炼工序进行。

　　3.3钢液温度及初始氮含量的影响温度升高，钢液脱氮率增加，可解释为，在pN2较低时，温度升高脱氮速度常数增大，同时温度升高脱硫率增加，硫含量降低，有利于脱氮。

　　钢液终点氮含量与初始氮含量同步升高，要达到很低的终点氮含量，必须降低钢液初始氮量。

　　4结论钢液面氮分压PN2决定了钢液的吸氮速度，PN2为0.010.02MPa时，喷粉过程钢液不增氮，钢液氮含量有一定的降低；吹氩量对钢液氮含量有重要影响，增加吹氩量钢液脱氮速度增大；钢液中的氧、硫对脱氮有一定的影响，氧、硫含量越低，钢液脱氮速度越高；随钢液温度升高，脱氮速度同步增加；终点氮含量与初始氮含量成正比关系。

　　本课题得到国家973重大基础项目“新一代钢铁材料重大技术基础研究”项目资助。项目编号G1998.06.1500