鋼水脫磷工藝

1、鋼水脫磷工藝磷在鋼中是以Fe3巳或Fe2巳形式存在，為方便起見，均用巳表示。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（Ca。結合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應式可 表不為:2巳+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO . P2O5)+5Fe 2巳+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO . P2O5)+5Fe從CaO-P2O51圖中可以看出3CaO- P2O叨最穩(wěn)定，4CaO- P2O5次之。可以認為存在于堿性渣中的應是 3CaO- P2O5由于3CaO- P2O5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

2、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：4CaO . P2O 5 .( N 4CaO . P2O 5 )% P2.fp2.(NFeo )5. 5FeO .(Ncao )4. cao 4a 4 CaO . P 2 O 5/25K P255a P . a FeO . a CaOlg a2 aO lg % P% O5陪 42.9a4CaO P2O51 ,aCaOigP2O 5 N P2O5 lg 25a P a039060T29 .17P2O51.02 Aj Nj207809.390 TAj.Nj 23NcaO 17NMgO 8Nfj0 3

3、3心. 13Nm0o 20 26Np,O5N j表示的是爐渣中某成分的摩爾分數(shù)。將 %P, %O分別代替a P、aO ,可得lg% P 2 % O 51 .02 A j N j59840T38 .56lg N p 2 o 5(% P )22350lg (- 24 .07 lg(% CaO )2.5 lg(% Fe )% P T(% CaO )24LP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。(%4CaO.P205)% P2(% P) (% P2O5) ,P % P2 P % P PWagner的爐渣磷容2P+5O+3(O2-)

4、=2(PO43-)Kp-23a PO42_ 3 2f2pO43.(%PO4 )22 5 3 2 5 3a P aO a(O2 )fp .%P aO a (O2 )23f (PQ )LP 2 - 5、fP aO a(o )CpLp25 CP KPf P a O32a (O2 )23f (PO4 )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

5、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)為爐渣堿度和爐渣氧化性的影響。P2O5屬于酸性氧化物，CaO Mg潴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 P2O誠 4CaO- P2O5作為磷的氧化劑，（FeO）可增大aFeQ而作為堿

6、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（CaO）,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

7、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??；亓赚F(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)+Fe2(P2O5)+5Si=5(SiO2)+4P(P2O5)+5Mn=5(MnO)+2

8、P3(P2O5)+10Al=5(Al2O3)+6P避免鋼水回磷的措施：擋渣出鋼，盡量避免下渣；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% p (% P)dt Vm 1km1(ksK)LPkm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=3.90x 10-5m.s-1 , ks=1.15 x 10-5m.s-1;A 是反應界面積；Vm 為鋼 液體積；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 A , km % P %Peq dtVm迪 KP%Pdt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CaC冷強還原齊I。3Ca+2P=3 (Ca2+)+2 (P3-)3Ba+2P=3(Ba2+)+2(P3-)3CaC2(s)+2P=