钢/渣间氮控制的动力学研究

摘要

炼钢过程中低氮容量的渣极容易造成钢液的污染,并且液态钢液中氮的去除非常困难。二次精炼过程中脱气经常被用来降低钢液中的氮含量,但是由于钢种和渣成分的不同,脱氮过程控制受到动力学的限制。因此,深入了解氮进入钢液和熔渣中的机理,尤其是氮的溶解速率,对最终成品氮含量的控制非常有益。本文通过质谱分光计对N14-15N之间的同位素转变反应进行示踪分析,研究了1873K下氮在CaO-Al2O3基渣系和钢液中的溶解动力学行为。结果表明,钢液中Ni对氮溶解速率常数的影响非常小,与Mo类似。氮在液态Fe-10％Ni合金中的表观溶解速率常数为3.77×10-5(mol/cm2·s·atm).氮在CaO-Al2O3-CaF2渣中的溶解速率常数呈楔形,氮的溶解速率常数随着渣中CaF2的增加而降低,当CaF2含量达到20％后,变化趋势相反。这与CaF2对渣中Al-O键结构的影响有关。