(1) 热力学条件 LF炉处理钢液的脱硫反应式为:
[S]+(O2- )??(S2- )+(O)
CS=KAao/fS=ao[S2- ]/(S)=aoLS (4-9)
式中 CS———硫容量;
KA———脱硫反应平衡常数;
ao———渣中氧活度;
fS———硫反应平衡速率;
LS———硫在钢渣间的分配比。
所以要提高炉渣的CS, 应选择高硫容量的渣系组成。
(2) 动力学条件 脱硫速率的动力学表达式如下:
-d[S]/dt=KT(S)+KP(S)
KT=η1η2WfLS/W m
Kp=ATfPρ/W m (4-10)
式中 KT、 KP———瞬态反应速率和持续反应速率;
226第 四 章 LF 精炼
η1、 η2———粉剂的反应效率、 平衡到达程度;
Wf、 W m———粉剂的加入速度和钢水量;
AT———有效反应面积;
fP———综合传质系数;
ρ———钢水的密度。
分析式(4-10), 应着重改善动力学条件, 以促进钢渣间的反
应。 从动力学观点出发, 如果钢水中硫含量较低, 从脱硫反应的各
步骤来看, 高温下的电化学反应步骤不会成为控制性环节。 在传质
步骤中, 熔渣相对于钢水来说传质路径较短, 而在钢水中硫的传质
速度比氧要慢。 因此, 在低硫含量的钢水脱硫过一般脱硫的限制性
环节为硫在钢中的扩散。 改善钢液的搅拌等动力学条件有利于提高
传质系数、 增大有效反应面积, 从而提高脱硫速率。 由于精炼渣脱
硫的控制环节为传质步骤, 所以泡沫精炼渣中增加发泡剂的成分
后, 发泡剂在高温下分解或反应产生气体, 在使熔渣泡沫化的同时
也对渣钢熔体扰动, 加速了传质过程, 所以脱硫速度有了较为明显
的变化。