鋼水脫磷工藝

1、Aj.Nj 23比玄。17NMgO 8弘閃 33NNa2o 13Nm.。20NcaF226Np2O5 鋼水脫磷工藝 磷在鋼中是以Fe3P或Fe2P形式存在，為方便起見，均用P 表示。煉鋼過程的脫磷反應是在金屬液與熔渣界面進行的，首先是P 被氧化成（P2O5,而后與（CaO結合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應式可 表示為： 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO P2O5)+5Fe 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO P2O5)+5Fe 從CaO-P2O相圖中可以看出3CaOP2O5為最穩(wěn)定，4CaO P2O5 次之?？梢哉J為存在于堿性渣中的應是 3CaO P2O5 由于3CaO P2O5

2、和 4CaO P2O5的反應生成自由能值很相近， 在熱力學分析時，有兩種磷酸鹽得出的結論基本上是一致的。在實驗 室條件下，達到平衡時的反應產(chǎn)物通常是 4CaO P2O5 脫磷反應平衡常數(shù)可表示為： 5FeO .(Nca。 4 CaO 42 .9 4CaO . P2O 5 ( N 4 CaO . P2 O 5 ) 1 , aCaO lg P2O5N P2O5 25 a pa O 39060 T 29 .17 lg P2O5 1.02 Aj Nj 20780 9.390 j j T N j表示的是爐渣中某成分的摩爾分數(shù)。將 %P, %0分別代 替a P、a o ,可得 lg% P * 2% O 5

3、1 .02 A j N j 59840 T 38 .56 Ig N p2o (% P)2235024 .0 7 lg(% CaO ) 2.5 lg(% Fe ) % PT (% CaO )24 LP主要取決于熔渣成分和溫度。不管LP采用何種表達，均表明 了熔渣的脫磷能力，LP越大說明脫磷能力越強，脫磷越完全。 (% P) L (% P2O5). % P2 P % P P Wagner的爐渣磷容 Lp (%4CaO.P2O5) % P2 2P+5O+3(O2-)=2(PO43-) Kp a2po3 232 f2pO43.(%PO4)2 2 253 22 fc/ rr5 3 2 a P aO a(

4、O2) 咖.%P a。 a(o2) 23 .f (PQ ) P 253/ 2 fP aO a(0 ) a3(O2 ) f 2(PO43 ) 取樣分析爐渣和鋼水中的含磷量，可得到 LP,應用氧濃度電池 直接測定aO，再根據(jù)鋼水成分和相互作用系數(shù)，可求出fP，從 而最終得到CP這樣就簡化了熱力學的計算，用 CP進行定量討論 因此，CP也可以理解為爐渣容納磷的能力。 影響脫磷反應的因素 煉鋼溫度的影響。脫磷反應是強放熱反應，如熔池溫度降低, 脫磷反應的平衡常數(shù)KP增大，LP增大，因此，從熱力學觀點，低溫 脫磷比較有利。但是，低溫不利于獲得流動性良好的高堿度爐渣。 爐渣成分的影響。主要表現(xiàn)為爐渣堿度和

5、爐渣氧化性的影響。 P2O5屬于酸性氧化物，CaO MgO等堿性氧化物能降低它的活度，堿 度越高，渣中CaO的有效濃度越高，LP越大，脫磷越完全。但是， 堿度并非越高越好，加入過多的石灰，化渣不好，爐渣變粘，影響流 動性，對脫磷反而不利。 熔渣中（FeO）含量對脫磷反應具有重要作用，渣中 （FeO）是脫磷 的首要因素。因為磷首先氧化生成 P2O5然后再與CaO作用生成 3CaO P2O5或 4CaO P2O5 作為磷的氧化劑，（FeO）可增大aFeQ而作為堿性氧化物可降低 丫 P2O5因此，隨著爐渣（FeO）含量增加，LP增大，促進了脫磷，但 作為爐渣中的堿性氧化物（FeO）脫磷能力遠不及（C

6、aO）,當爐渣中的 （FeO）含量高到一定程度后，相當于稀釋了爐渣中（CaO）的濃度，這樣 會使爐渣的脫磷能力下降。 金屬成分的影響。 首先鋼液中應有較高的 O ，如果鋼液中 Si 、 Mn、Cr 、C 含量高，則不利于脫磷，因此，只有與氧結合能力 高的元素含量降低時，脫磷才能順利進行。此外，鋼液中各元素含量 對P的活度有影響，但通常影響不太大。 采用濺渣護爐技術，渣中 MgO含量較高，要注意調(diào)整好熔渣流 動性，否則對脫磷產(chǎn)生不利影響。 脫磷的條件：高堿度、高氧化鐵含量（氧化性） 、良好流動性熔 渣、充分的熔池攪動、適當?shù)臏囟群痛笤俊?回磷現(xiàn)象 要保證鋼水脫磷效果，必須防止回磷現(xiàn)象?；亓赚F(xiàn)象

7、就是磷從 熔渣中又返回到鋼中。 成品鋼中磷含量高于終點磷含量也屬回磷現(xiàn)象。 熔渣的堿度或氧化鐵含量降低， 或石灰化渣不好， 或溫度過高等均會 引起回磷現(xiàn)象。出鋼過程中由于脫氧合金加入不當，或出鋼下渣，或 合金中磷含量較高等因素，也會導致成品鋼中磷高于終點 P 含量。 由于脫氧，爐渣堿度、(FeO含量降低，鋼包內(nèi)有回磷現(xiàn)象， 反應式如下： 2(FeO)+Si=(SiO2)+2Fe (FeO)+Mn=(MnO)+Fe 2(P2O5)+5Si=5(SiO2)+4P (P2O5)+5Mn=5(MnO)+2P 3(P2O5)+10Al=5(Al2O3)+6P 避免鋼水回磷的措施：擋渣出鋼，盡量避免下渣；

8、適當提高脫 氧前的爐渣堿度；出鋼后向鋼包渣面加一定量石灰，增加爐渣堿度； 盡可能采取鋼包脫氧，而不采取爐內(nèi)脫氧；加入鋼包改質(zhì)劑。 煉鋼過程的脫磷反應是渣 - 金界面反應，對于脫磷反應的效果而 言，除了磷容量、磷分配系數(shù)表述外，還有一個時間的概念，即脫磷 速率。脫磷過程速率主要取決于 P 向反應界面的傳質(zhì)和產(chǎn)物由界面 向渣中的傳質(zhì)。 雙膜傳質(zhì)理論表示脫磷速率方程 d% P A1 V71km 1(ks 1(ksK) P竇 km和ks分別是磷在金屬和熔渣中的傳質(zhì)系數(shù)，Oeter計算出 km=3.90 x 10-5m.s-1 , ks=1.15 x 10-5m.s-1;A 是反應界面積;Vm 為鋼 液

9、體積；K以物質(zhì)的量濃度表示的磷分配比;LP以質(zhì)量百分數(shù)表示的 磷分配比。 若取K=300,則kmksK，則上式可簡化為: d%P km % P %Peq Vm dtVmq d%P KP%P dt 在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼初期，用統(tǒng)計方法分析脫磷過程得到的脫 磷速率方程: 還原脫磷 要實現(xiàn)還原脫磷，必須加入比鋁更強的脫氧劑，使鋼液達到深 度還原。通常加入Ca, Ba或CaC2等強還原劑。 3Ca+2P=3( Ca2+ +2( P3-) 3Ba+2P=3(Ba2+)+2(P3-) 3CaC2(s)+2P=3(Ca2+)+2(P3-)+6C 還原脫磷加入強還原劑的同時，還需加入 CaF2 CaO等熔劑造 渣。還原脫磷一般是在金屬不宜用氧化脫磷的情況下才使用， 如含鉻 高的不銹鋼，采用氧化脫磷會引起鉻的大量氧化。 還原脫磷后的渣應 立即去除，否則渣中的P3-又會重新氧化成PO43而造成回磷