脱硫机理：多尺度协同作用

硫分配系数（Ls）

定义：Ls = (%S) / [S]，渣中硫含量与钢中硫含量比值

影响因素：碱度、氧势、温度

理想条件：高碱度（R ≥ 3.0）、低氧势（aO ≤ 10⁻⁶）、适当温度（1550-1650℃）

脱硫反应方程式

石灰脱硫：CaO + [S] + [C] → CaS + CO↑

镁脱硫：Mg + [S] → MgS

钙脱硫：Ca + [S] → CaS

热力学数据

反应吉布斯自由能：ΔG = -RTlnK

平衡常数：lgK = 4.62 + 0.003T（K）

理论脱硫极限：S ≤ 10ppm

2. 动力学控制

传质过程控制

硫在钢液中的扩散系数：D_S = 5×10⁻⁹ m²/s（1600℃）

界面传质系数：k_m = 0.001-0.003 cm/s

速率控制步骤：硫在渣-金界面的传质

反应速率方程

d[S]/dt = -k_m·A·([S] - [S]eq)/V

其中：k_m为传质系数，A为界面面积，V为钢液体积

3. 微观机制

渣-金界面反应

硫从钢液向渣相扩散

在界面处与脱硫剂反应生成硫化物

硫化物向渣相内部扩散

夹杂物控制

硫化物形态控制：球形化处理

尺寸控制：≤ 5μm

分布控制：均匀弥散分布