中文摘要：

针对在实现"三脱"铁水预处理、转炉少渣冶炼的工艺条件下转炉内铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化过程，在热力学模型和动力学实验的基础上，建立基于双膜理论的耦合反应动力学模型。借助动力学模型，全面研究炉膛温度及气氛、熔渣组成、铁水成分、铬矿砂与焦炭粉的加入量、粒度及配比等对于铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化过程的影响作用机制；对铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化过程进行精确的模型预测；探讨铬矿熔融还原法不锈钢直

结论摘要：

本研究在"三脱"铁水预处理、转炉少渣冶炼的工艺条件下，建立了基于铬矿熔融还原直接合金化过程热力学和耦合的动力学模型，全面讨论了温度、气氛、熔渣组成、铁水成分、矿石/焦炭加入量等因素对铬矿熔融还原不锈钢直接合金化过程的影响机制。研究结果表明，铬矿表面的熔解反应为整个过程的限制性环节，采用无产物层的缩小反应物模型可以恰当地表征铬矿熔解过程；热态模拟研究表明，铬矿在熔渣中的熔解行为与渣金界面的还原行为与温度、气氛、炉渣组成密切相关；铬矿熔融还原过程的最佳热力学条件是高温、大渣量、高碱度、低氧化性炉渣、采用低铬碳饱和铁水且必须外加还原剂；耦合动力学模型的预测结果是，在一定温度和操作条件前提下，反应75min后，铁水中[Cr]含量可达11～13%，铁水中[C]含量可达5～6%，模型预测结果与川崎制铁铬矿熔融还原工艺十分接近。提高铬矿熔融还原反应速度的手段包括，适当提高渣金比，采取大渣量、厚渣层操作，增加渣金反应界面积，提高熔池内的混合程度和炉渣充分泡沫等条件；中频感应炉研究表明，采用顶部载气喷粉方式，借助高温火焰促进铬矿渣化和还原，可在大约60min内使碳饱和铁水中金属铬含量增加至10％左右。