前言

要想将钢中的氮降低到所需的含量范围比较难，这是因为在脱气过程中及之后，氮通过和空气接触而渗进金属中，因此测定不同渣中的氮化物含量就是为了探察氮化物含量高的渣并研究利用渣来脱氮的可能性。在先前我们所作的研究中，测定了利用CaO—Al2O3(-CaF)把铁水中的氮转到气相中的脱氮率，其氮化物含量已见报道。我们发现，为高效脱氮，最重要的是使气相中氧分压较高及渣与金属界面上存在的氧较少。因而，向铁水中添加诸如铝、钛或硅这些元素是非常有效的，这样可以减少金属中存在的氧。在本项研究中，测定了从铁水中把氮去除到CaO—Al2O3—CaF2中的脱氮率，探讨了在铁水中添加铝、钛或硅对脱氮率的影响。

实验

实验仪器包括一台垂直MoSi。电阻炉，它由附有Pt6%Rh/Pt-3%Rh热电偶的PID控制器来控制。利用莫来石试管作为反应试管。首先在1873K下用高频感应电炉在氢、氮混合气中熔化高纯电解铁，把铁样中初始含氮量调整到100到150ppm。样品中的初始含氧量大约为50ppm(质量百分数)，称取50g铁样和20g渣样，渣样的组成为32CaO—58Al2O3—1OCaF。(均为质量百分数)，将其装人刚玉坩埚(内径25ram)中，把坩埚放在炉内，在氢氛下将温度升至1873K，然后，导人气切换为氩气，流速为200cm3/min。30min后，开始实验，向铁水中添加铝、钛或硅。

动力方程式的推导

在分析实验结果时应用了两种方程式，一种是考虑了从金属中脱氮至渣中推导而得，另一种是除了考虑到从金属中脱氮至渣中，还考虑了从金属中脱氮至气相中，由此综合推导而得，两种方式的推导和应用叙述如下。

从金属中除氮至渣中

从金属中除氮至渣中的整个过程包括以下三个步骤：

(1)原子从金属体到渣/金属界面的迁移(金属相物质传递)。

(2)渣/金属界面处的化学反应。

(3)氮离子从渣/金属界面到渣体的迁移(渣相物质传递)。

实验结果

通过显示金属中含氮量随时间的变化情况，加人铝之后，含氮量迅速降低，并且当所加铝量较大时，脱氮更快。另一方面，当不加铝时，含氮量几乎不变，加人铝对脱气氮率的影响相当明显。在添加钛的实验中，直接加人纯钛做实验时，金属中的含氮量并没有降低，且观察不到脱氮现象，我们认为其主要原因是添加的钛在溶入金属之前就因很高的熔化温度下而被氧化。象这样添加纯钛就比较困难，可预先准备50%钛铁合金作为添加剂。添加钛的实验结果可以发现，加入钛后，脱氮率也提高了，当然其影响不如添加铝来得大。

结语

测定了把铁水中的氮转到CaO—A12O3—CaF2中的脱氮率，研究了在1873K下向金属中添加铝、钛或硅的影响，结论如下：

(1)可以通过加入铝、钛和铝有效除去铁中的氮，这些添加剂都是很强的脱氧剂，其中铝是最有效的。

(2)经证实，对脱氮而言，为提高氮在渣和金属间的分配比，使金属中保持较低的氧分压是最重要的。

(3)可以认为添加剂对氧分压和氮在金属中的活度有影响，且对降低氧分压的影响要大于对脱氮率的影响。