硕士论文双渣脱磷在青钢高碳钢生产的应用与优化

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1、辽宁科技大学工程硕士毕业论文 第VI页摘 要 磷是有害元素，对于高级别钢，除需要硫含量很低外，还需要磷含量控制在很低的水平。由于炼铁和炼钢脱氧过程为还原性气氛，脱磷条件较差，脱磷是纯净钢冶炼工艺的主要课题。本文从转炉脱磷的热力学分析入手，探讨了冶炼过程中温度、炉渣碱度、(FeO)对磷含量的影响，回磷的原因、影响因素及防止措施等，指出应控制炉渣碱度、终点温度、(FeO)在合理范围内，应重视钢水回磷问题。针对青钢目前转炉冶炼控制情况，并结合高碳钢中碳含量高的问题，提出了转炉双渣脱磷操作与冶炼终点低拉增碳相结合的脱磷冶炼控制工艺，以提高钢水的洁净度和产品质量。结果表明：通过良好的铁水条件；合理配料；

2、严格控制前期枪位和倒渣时间；确保钢水终点碳含量在规定范围等技术措施，可有效降低钢中磷含量，为提高钢水洁净度和钢材质量创造有利条件。关键词： 转炉冶炼；脱磷；双渣脱磷；热力学AbstractPhosphorus is harmful elements, in addition to very low sulfur content, but also need to control phosphorus content in a very low level for high-level steel. Dephosphorization clean steel smelting technolog

3、y is the main topic, dephosphorization disadvantaged because of ironmaking and steelmaking process for deoxy reducing atmosphere. Dephosphorization converter from the thermodynamic analysis start of the smelting process of temperature, slag alkalinity, (FeO) on the content of phosphorus, phosphorus

4、back to the reasons, factors and prevention measures that should be controlled slag alkalinity, temperature end , (FeO) within reasonable limits, should pay attention to steel phosphorus problem in this article. To improve the cleanliness of molten steel and the quality of products, made double-conv

5、erter operation and smelting slag dephosphorization low end of Rafah by a combination of carbon Dephosphorization smelting process control, against the current converter Qinggang smelting and control of high-carbon steel in the carbon content High issue. The results showed that: favorable conditions

6、 to improve cleanliness of steel and steel quality can be created through technical measures, a good iron conditions, reasonable ingredients, strict gun-control early and inverted Jardine time to ensure that the end of molten steel in the provisions of the carbon content, can effectively reduce Stee

7、l phosphorus content.Key words： converter smelting； dephosphorization； double slag dephosphorization；thermodynamics目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述11.1 磷元素对钢的影响11.2 影响脱磷的因素11.3 钢铁生产中脱磷的主要方法21.3.1铁水预处理脱磷21.3.2转炉吹炼中脱磷61.3.3炉外二次精炼脱磷71.4 国内外脱磷发展概况91.4.1转炉脱磷的背景与必要性91.4.2国内外脱磷发展概况101.4.3双联法的发展131.4.3 本课题由来15第二章

8、脱磷的热力学及动力学条件分析162.1 脱磷反应的热力学分析162.1.1磷在钢液中和熔渣中的存在形式162.1.2气化脱磷162.1.3炉渣碱度对Lp的影响162.1.4炉渣的氧化能力对Lp的影响172.1.5气体与金属间的反应172.1.6 熔渣与钢水之间的反应172.1.7脱磷的基本反应182.1.8 回磷222.1.9 还原脱磷232.2 脱磷反应的动力学分析242.2.1脱磷动力学242.2.2动力学方程式的建立252.2.3 温度对反应速度的影响252.2.4 实际动力学措施26第三章 试验方案的设计273.1青钢双渣脱磷的现状273.1.1双渣操作的好处273.1.2青钢双渣脱磷

9、情况273.1.3脱磷的效果及回磷问题283.2目前存在的问题29第四章 实验过程304.1 工艺原料状况的研究304.2 80t转炉前期冶炼脱磷情况314.2.1 前期冶炼控制314.2.2 前期脱磷结果324.3 影响前期脱磷的主要因素324.3.1 钢水中硅的氧化324.3.2 前期渣碱度的控制334.3.3 倒前期渣时间的控制334.4 80t转炉冶炼终点脱磷情况344.4.1 增碳剂加入量的控制344.4.2 冶炼终点脱磷情况344.5 80t转炉冶炼工艺改进方案354.5.1 冶炼前期控制354.5.2 冶炼终点控制364.5.3 工艺推广应用36结论39参考文献40致 谢42附

10、录43 辽宁科技大学工程硕士毕业生论文 第49页第一章 文献综述1.1 磷元素对钢的影响磷是绝大多数钢种中的有害元素。近年来,随着科学技术的迅速发展,用户对钢质量的要求不断提高。磷在钢中是以Fe3P或Fe2P形式存在，一般用P代表，磷含量要求小于0.03%或更低，含磷量高时，会使钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差，即出现钢的脆性现象，这种现象低温时更加严重，通常把它称为“冷脆”。而且这种影响常常随着氧、氮含量的增高而加剧1。磷在连铸坯（或钢锭）中的偏析仅次于硫，同时它在铁固溶体中扩散速度又很小，不容易均匀化，因而磷的偏析很难消除2。而由于炼铁过程为还原性气氛，脱磷能力较差。

11、因此，脱磷是炼钢过程中的重要任务之一，人们进行钢水脱磷的研究，并加以广泛的应用于工业生产中3。1.2 影响脱磷的因素根据平衡移动原理,从脱鳞反应式可以看出,只有提高（FeO）和（CaO）的浓度，降低（4CaOP2O5）浓度，反应才向正反应方向进行，终点P含量才会降低。因此，高碱度、高氧化铁含量的熔渣，有利于脱磷，这两着缺一不可。增加渣中的FeO含量，可加速石灰的渣化和改善熔渣的流动性，有利于脱磷反应。提高碱度可增加（CaO）的有效浓度，有利于提高脱磷效率；但碱度并非越高越好，加入过多的石灰，渣化不好，影响熔渣的流动性，对脱磷反而不利。脱磷反应是强放热反应，因而炉温过高，反而则向逆反应方向进行，

12、钢中磷含量不仅不能降低，反而会产生回磷；炉温过低，不利于石灰的渣化，并影响熔渣的流动性，也阻碍了脱磷反应的进行。若原料中磷含量高，最好是采用炉外脱磷处理；也可采用双渣操作，或适当的加大渣量，这样就相对降低了4(CaOP2O5)浓度，利于反应继续向正反应方向进行，对脱磷有利。脱磷是钢-渣界面反应，因此具有良好流动性的熔渣，进行充分的熔池搅动，会加速脱磷反应，提高脱磷效率。当前采用溅渣护炉技术，渣中MgO含量较高，要注意调整好熔渣流动性，否则对脱磷也有影响。总之，脱磷的条件是：高碱度、高氧化铁含量、良好流动性的熔渣：充分的熔池搅动：适当的温度和大渣量4。1.3 钢铁生产中脱磷的主要方法1.3.1铁

13、水预处理脱磷 铁水预处理脱磷的基本原理：在铁水温度下，由于铁水中的磷不能直接氧化成P2O5气体而去除，而是首先氧化成P2O5然后与强碱性氧化物结合成稳定的磷酸盐而从铁水中去除。因此，在实际铁水预处理脱磷过程中，要有效地脱去铁水中的有害杂质磷，首先要有适当的氧化剂将溶解于铁水中的磷氧化，然后采用强有力的固定剂，使被氧化的磷牢固地结合在炉渣中。铁水脱磷具有低温的有利条件,常用铁水脱磷剂具有高碱度、高氧化性。采用铁水预处理脱磷技术(包括脱硅、脱磷、脱硫的三脱技术),既可减轻转炉脱硅、脱磷任务,实现少渣或无渣炼钢,大大改善转炉炼钢的技术经济指标,又为经济地冶炼低磷硫优质钢、实现全连铸、连铸连轧、热装热

14、送提供了技术保障。根据钢种的需要,铁水预处理可将w(P)脱至0.01 %0.03 %。铁水脱磷的方法主要包括如下几种： (1) 在铁水罐中喷射脱磷剂并吹氧脱磷。 (2) 在鱼雷罐中喷射脱磷剂并吹氧脱磷。 (3) 在转炉中进行铁水脱磷。这三种方法在工业上均得到了实际应用。但由于在鱼雷罐车和铁水包中存在一些问题，许多厂家纷纷研究在转炉内进行脱磷的预处理方法。目前最广泛使用的脱磷剂为苏打系脱磷剂或石灰系脱磷剂。石灰系脱磷剂主要成分为CaO并配加一定量的烧结矿粉和莹石粉。1、喷吹苏打粉处理5-7 苏打(Na2CO3)是最早用于铁水脱磷的材料，20世纪70年代，日本的冶金工作者在用苏打脱硫的同时,发现苏

15、打配以适量的氧化剂(O2)，不仅具有很强的脱硫能力，而且具有很强的脱磷能力。Na2CO3的脱磷能力很强，有比石灰系渣系大得多的磷容量，且可以同时取得高脱硫率。Na2CO3熔点低,熔化后流动性好，单独使用就能有效地脱磷，脱磷过程几乎不损失铁水中的锰,铁的损失也很少。但是苏打处理铁水时会产生大量的钠蒸汽，不仅使钠损失高,而且还造成严重的环境污染和耐材、设备的腐蚀。处理过程中铁水温降较大,苏打价格相对较高，因此7080年代,以寻求高效,廉价熔剂为目的开始了石灰系熔剂脱磷脱硫的研究。日本住友公司鹿岛厂开发的“住友碱精炼法”- SARP法是成功用于工业生产的苏打精炼法。工艺流程示意图如图1.1所示。从高

16、炉流出的铁水先经脱硅处理，即将高炉铁水注入混铁车内，用氮气输送和喷吹烧结矿粉，喷入量为40kg/t铁水，最大供粉速度为400kg/min，最大吹氧量为50m3/min，脱硅量约为0.4%，脱硅处理后铁水硅含量可降到0.1%以下。然后用真空吸渣器吸出脱硅渣，进行脱磷处理，以氮气为载气向铁水中喷入苏打粉，苏打粉用量为18kg/t铁水，最大供粉量为250kg/min，最大吹氧量为50m3/min，处理后铁水中磷，硫含量分别为P0.01%, S0.05%)或者铁水中的硅(0.6%)含量比较高时，为提高转炉的脱磷率，在冶炼时往往采用双渣法，即在转炉的冶炼初期，高枪位，快速造好渣，在低温、高碱度的情况下，

17、快速脱磷，然后倒炉放渣，再加入一部分白灰，保持熔渣的高碱度，一直吹炼到拉碳，此时钢水中的P含量一般在0.010%以下，取样，测温，根据判断结果及熔渣情况，再加入一部分白灰，保持熔渣的高碱度，很好的流动性，然后确定补吹的时间，取样、测温、出钢。当铁水中硅含量在0.4%-0.6%，铁水磷含量在0.050%以下时，转炉冶炼过程可以采用单渣法，但吹炼过程中，必须造好转炉熔炼过程的熔渣，调整好枪位，保持较高的熔渣碱度，很好的流动性，一直到拉碳，此时钢水中的P含量一般在0.010%以下，然后取样、测温、出钢。转炉冶炼过程中低碳低磷钢水转炉内去磷率能够达到85%以上，冶炼低磷铁水，出钢时P0.008%的占1

18、3.7%。2. 出钢过程中钢渣的控制在出钢的过程中，一定要控制好挡渣，出钢前放好挡渣塞，挡好出钢前期渣，出钢后期放好挡渣球或挡渣镖，挡住出钢后期渣，其次为减少钢水回磷可采取留钢操作，减少转炉带渣量，出钢至LF炉的回磷量一般在0.002%。1.3.3炉外二次精炼脱磷随着转炉冶炼技术的进步，转炉出钢时磷含量可以降到很低的水平，有些钢厂某些钢种可以以w(P)为2010-6的磷含量出钢，在出钢时钢水达到了超低磷水平。但冶炼超低磷钢完全在转炉中进行脱磷，会增加转炉的渣量，增大转炉负荷，提高成本，甚至达不到某些钢种对磷含量的要求。而现在对低磷钢和超低磷钢需求量日益增大，有些厂家转炉脱磷还满足不了生产低磷钢

19、和超低磷钢的需求，这样就有必要在炉后钢包中进行钢水的脱磷处理，寻求合适的钢水炉外脱磷剂和脱磷工艺就显得非常重要了，这方面日本和欧洲国家在20世纪80年代就开始了大量的研究,我国20世纪90年代以后也开始了这方面的工作。1、CaO基熔剂对钢液二次精炼脱磷10-12(1) 冶炼超低磷钢时，钢包中钢水的二次精炼脱磷是关键的环节之一，选择合适的脱磷剂是极其重要的。 CaO-FetO-CaF2渣系是1个高碱度的脱磷渣系，脱磷能力强，价格低廉，原料易于获得。据文献8报道，对于成分：w(P)为0.045 %0.055 %，w(C)为0.29 %0.51 %，Si很低的钢水，采用m(CaO)m(CaF2)=4

20、1的脱磷剂，1 5601 575，O2喷吹，脱磷剂用量为30 kg/t，可获得80%的脱磷率，而采用脱磷剂为m(CaO)m(Fe2O3)m(CaF2) =751510或602020,用量为30 kg/t时，可获得93 %95 %的脱磷率。对于深冲钢，钢水w(P)为0.005 % 0.015 %，采用脱磷剂配方w(CaO)为50 %60 %,w(CaF2)为15 %20 %，w(Fe2O3)为15 %25 %，加入量为金属量的10 %,在碳管炉中进行实验,脱磷率可达59.3 %87.8 %。英国钢铁公司Teeside厂采用w(CaO)=55 %65 %，w(CaF2)=20 %27 %，FeO=

21、15 %23 %的脱磷剂配方，粉剂加入量为1020 kg/t，进行钢水脱磷实验研究，脱磷率达到76.8 %。意大利的C.S.M研究所也进行了同样的工业实验研究，钢水初始w(P)为0.002 % 0.01 %。脱磷剂配方为：w(CaO)为60 % 80 %，w(CaF2)为15 %30 %，w(FeO)为10 %15 %，粉剂加入量为1023 kg/t，对于3种脱磷方式(出钢脱磷、喷粉、VOD中脱磷)进行了实验。结果表明3种脱磷方式都获得w(P)低于2010-6的磷含量，脱磷率达50 %80 %，值得注意的是必须尽量减少钢水的带渣量，带渣量大时会影响脱磷效果。3种方法中出钢脱磷法简单易行，操作方

22、便，成本低，利用该方法及脱磷剂在dalmine厂90 t炉子上,加入1015 kg/t的熔剂，可获得60 %的脱磷率，处理后，钢水w(P)低于2010-6，考虑回磷后，最终产品的w(P)为(3050)10-6。总之,该渣系由于成本低，来源广，具有较好的脱磷效果，是冶金工作者研究最多,应用最广的渣系。2、 Na2O基熔剂对钢液二次精炼脱磷14(1) Na2CO3渣系Na2CO3的脱磷能力很强，有比石灰系渣大得多的磷容量，且可同时提高脱硫率，熔点低、熔化后流动性好，单独使用就能有效的脱磷。但是它的沸点低，易蒸发形成烟雾，利用率低、成本高，对耐火材料侵蚀严重，而且在脱磷过程中易出现回磷，C、Si含量

23、高时，会加重这一趋势，用量少时，回磷早且明显，故它常与其它渣料配合使用。采用Na2CO3-Na2SO4渣具有与Na2CO3相同的脱磷能力，向苏打粉中加入CaO、Fe2O3等可以减少Na2CO3蒸发，而不影响脱磷能力，CaO-Na2CO3熔剂的脱磷率15。3、BaO基熔剂对钢液二次精炼脱磷BaO是提高渣系碱度的有效碱性氧化物,而高碱度是脱磷的有利条件,BaO可以大大降低渣中P2O5的活度,提高渣的磷容量。在CaO系渣中添加适量BaO可以使脱磷率提高。BaO渣系在低氧化性气氛下有很好的脱磷效果，所以可以降低配比中(FeO)的含量，但反应过程中渣子较粘，流动性差，BaO的熔点为1918，在炼钢温度下

24、很难熔化，所以必须添加助熔剂。助熔剂主要有CaF2，BaC12和BaF2。BaO渣系脱磷过程中，起主要作用的是强碱性氧化物BaO，随着BaO量的增加，脱磷率也在增大，BaO增量有一定的限度，过多用量会影响熔剂的流动性，实际生产中使用廉价的BaCO3(毒重石)代替价格较高的BaO是可行的。因为BaCO3很容易完全分解成BaO和CO2(分解温度1297)，是弱氧化剂，可为钢液中磷氧化提供氧，而且分解的CO2气体在溢出过程中加强了熔渣的搅拌而有利于活跃熔池，促进冶金反应。BaO基溶剂对钢液进行二次精炼脱磷时，能将钢液中磷含量从0.05%降低至0.005%以下，达到超低磷钢的磷含量水平，但BaO基溶剂

25、成本较高，限制其广泛应用。由于渣中含有(FeO),对包衬侵蚀严重,国内外正在开展不含或少含(FeO)的Ba系渣。由于Ba系渣的高磷容量及脱磷率,已被用于脱磷条件较高的不锈钢以及锰铁、铬铁合金的脱磷。1.4 国内外脱磷发展概况1.4.1转炉脱磷的背景与必要性石油、天然气、汽车和电子等工业的发展，对钢材的质量要求越来越高，因此，纯净钢、超纯净钢的生产技术获得迅速发展。从20世纪70年代后期，铁水预处理转炉炉外精炼已成为转炉炼钢的优化工艺线路。 对转炉炼钢车间，全量铁水脱硫已被钢铁界普遍接受，而对铁水脱磷技术的采用，目前国内外钢铁界尚存在一定的分歧16-17。早于20世纪70年代末期至80年代初期，

26、为了生产低磷，超低磷车钢种，日本各大钢铁公司相继开发了铁水罐或混铁车铁水三脱技术(脱硅，脱硫，脱磷)，并均己投入了工业化生产，称之为ORP工艺(Optimizing Refining Process)。此工艺旨在把过去传统转炉进行脱硅，脱硫，脱磷，脱碳的工序分三段进行，以使各工序在热力学最佳条件下进行冶炼。所谓的三段工序是在高炉出铁槽中进行脱硅；在铁水罐或混铁车内进行脱磷，脱硫；在转炉内进行脱碳。当高炉铁水含硅量高时，尚需在铁水罐或混铁车中进行二次脱硅，其脱硅目标值w(Si)0.15%，以满足铁水脱磷的要求。由于铁水罐或混铁车脱磷尚存在一些问题，在20世纪90年代后期，日本一些钢铁企业根据本厂

27、的具体条件，又相继开发了转炉脱磷工艺，并在日本钢管福山厂一、二炼钢车间，新日铁君津冶炼，住友金属和歌山厂获得采用，称之为SRP工艺(Simple Refining Process)。此工艺与传统工艺路线相比，工艺路线复杂，采用2座转炉分别在炉役前半期进行脱碳炼钢(大约4000炉)，炉役后半期作为脱磷炉，2座转炉交替使用，炉衬寿命约为8000炉。由于采用低磷铁水使转炉吹炼时间缩短3min。此外，通过少渣冶炼，使转炉终点控制得到改善，几乎可以实现无取样直接出钢。从而提高了单座转炉炼钢生产能力、金属收得率、转炉炉衬寿命均有所提高、降低了生产成本。但是，铁水脱磷、脱硅工艺尚存在下面一些问题，需在今后进

28、一步改进完善。问题如下：(1)铁水温降比较大；(2)脱硅、脱硫剂消耗量大；(3)铁水供送系统流程复杂；(4)铁水罐、混铁车装铁水量减少；(5)铁水罐或混铁车内衬更换频繁，耐火材料消耗量大。鉴于铁水罐，混铁车脱硅、脱磷工艺存在诸多缺点，为了生产纯净钢、超纯净钢和提高钢的质量，适当提高转炉生产率，降低生产成本。经过多年的摸索与实践，利用转炉脱磷已成为可能。国内外的生产实践(尤其是日本)也表明了利用转炉脱磷的种种优点:缩短了流程线路，一定程度上减小了温降；提高了工作效率，脱磷效果好；提高了转炉的生产能力和钢的质量；转炉冶炼采用少渣操作，脱硫、脱磷剂耗量大幅度降低；降低了生产成本。1.4.2国内外脱磷

29、发展概况 二十世纪八十年代日本几大钢铁公司开发应用了混铁车、铁水罐脱磷技术,九十年代初又开始开发转炉脱磷技术,当时称为专用炉脱磷、H炉脱磷等,如新日铁在名古屋厂试验,住友在鹿岛厂、川崎制铁在水岛厂试验等。到九十年代末,转炉脱磷技术日趋成熟,各大公司全面推广应用,纷纷取代混铁车和铁水罐脱磷技术,尤其是新日铁君津厂,它原是混铁车脱磷ORP技术的开发者,在九十年代末短时间内把两个炼钢厂的混铁车脱磷都改为转炉脱磷。1999年投产的住友和歌山新炼钢厂专门建了一个转炉脱磷车间,由脱磷转炉专向脱碳转炉提供脱磷铁水。 1.在鱼雷车或铁水包中进行铁水脱磷预处理，1982年9月,日本新日铁君津厂开发和使用了石灰系

30、熔剂精炼的最佳精炼工艺(ORP),其工艺过程简述如下:在高炉出铁沟加入铁鳞进行脱硅处理后,铁水流入鱼雷车内并与其中的脱磷渣混合,在渣与铁分离后进行扒渣,然后向鱼雷车中喷入石灰系熔剂进行脱磷脱硫处理,最后铁水加入转炉后进行脱碳升温。采用这种工艺,处理前铁水温度为1350,处理时间为25 min。 国内某厂引进了在鱼雷车中进行脱硅、脱磷、脱硫处理的工艺,试生产中发现的问题比较多,主要有温降较大、吹氧补偿温降时喷溅又特别严重、鱼雷车的铁水装入量少、处理时间长而影响生产顺行等,应用情况不理想。 铁水吹氧的特点，顶吹有泡沫，插入吹没有，但耐火元件损耗大，一半周围有其它气体，进行冷却。 2.日本住友金属鹿

31、岛厂开发了“住友碱精炼法”(SARP),其工艺过程为:铁水流入鱼雷车后,先喷吹烧结矿粉进行脱硅处理,用吸渣法排除渣后,喷入苏打粉脱磷脱硫,处理后铁水P0 01%,S0 003%。这种方法的效率高,生产低磷钢时精炼成本较低,但缺点是在处理过程中产生大量烟雾,钠的损失大且会污染环境,没有得到大规模推广使用。 3.H炉法。首先在高炉出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处理,产生的脱硅渣用撇渣器去除;随后,脱硅的铁水被装入H炉内进行脱磷、脱硫处理。脱磷时要喷吹石灰系渣料、同时顶吹氧气,脱磷后再用喷入苏打灰系渣料的办法进行脱硫处理。经预处理的铁水再装入转炉内进行脱碳。4. 住友金属的SRP(Simple Ref

32、ining Process)工艺：在这种工艺中,两台复吹转炉中的一台作为脱磷炉,另一台作为脱碳炉。脱碳炉产生的炉渣可作为脱磷炉的脱磷剂,从而减少石灰消耗,达到稳定而快速的精炼效果。脱碳炉和脱磷炉的操作条件如表1.3所示。 表1.3 脱碳炉和脱磷炉的操作条件 脱磷炉 脱碳炉 炉容量250 t STB 250 t STB 顶吹气体 O2 ( 11.3 N m3 / t min.) O2 ( 22.7 N m3 / t min.) 底吹气体CO2( 0.050.2 N m3 / t min.)CO2 ( 0.050.2N m3 / t min.) 渣料 BOF( Fe矿)CaOCaF2 3060 k

33、g /tCaOMgO1020 kg / t 处理时间 8 1 0 min13 18 minSRP工艺具有如下特点: (1)复吹的脱磷炉可用廉价的脱磷剂进行快速处理,在10min的处理时间内,可得到磷含量0。因此在炼钢温度下，上述反应不可能进行若选用实际数据%P= 0.02，%O = 0.1，PP2O5 = 101325X10-4pa，假定fp=fo=1，则： G = -632620十697.75 T可以温度高于950时，GO。因此，在选定的条件下，气化脱磷是不能进行的。2.1.3炉渣碱度对Lp的影响能使磷成为稳定磷酸盐的各种碱性氧化物对Lp的影响程度不同。下面的半经验公式，定量地指出各种碱性氧

34、化物对P205的影响 (2.1) 可见，提高渣中CaO的浓度，使P205值减少最大。而FeO的影响只有CaO的二分之一。以热力学分析，从碱度对P205的影响出发，碱度越高，对脱磷越有利。但在实际生产中，若CaO加得过多，则炉渣粘度增加，导致渣子的流动性减弱，势必影响钢一渣界面进行的脱磷反应。使脱磷效率降低。2.1.4炉渣的氧化能力对Lp的影响磷的分配系数Lp和钢中含氧量%O有关。由于脱磷反应是在钢一渣界面进行，钢水中的%O取决于炉渣的aFeO，因此要提高Lp，必须提高渣中aFeO。，即提高炉渣的氧化能力。当碱度不变时，渣中FeO的浓度越高，渣的氧化能力越强，则金属含氧量也越高因币，Lp值就越大

35、，脱磷能力亦越强。但是，Lp不能无止境地随着渣中FeO含量的增加而增大。2.1.5气体与金属间的反应磷的气体与钢水的反应可用下式表示20-21： (2.2) (2.3) (2.4) (2.5)式中，钢水中磷的浓度用质量分数表示，磷的活度基准取亨利定律，由此可知钢水中的磷对于亨利定律呈正偏差。2.1.6 熔渣与钢水之间的反应高炉冶炼过程是不能脱磷的，矿石中的磷几乎全部进入生铁，致使生铁的含磷量有时高达0.1-2.0%。生铁中的磷主要是在炼钢时氧化作用下去除22-24。磷和氧的亲和力虽比铁和氧的亲和力大，但在炼钢温度下，铁液的磷不能仅依靠氧化的作用除去，因为氧化生成的P2O5气态（2P+5O=P2

36、O5(g)）G0可是，当有碱性氧化物出现时，磷氧化形成的P2O5能与之结合，成为稳定的磷酸盐的标准生成焙(2P+5O+3(MO)=M3P2O8(s)，可以大致估计它们的稳定性。表2.1 磷酸盐的-H磷酸盐H磷酸盐H磷酸盐H3FeOP2O53184603MnOP2O53243SrOP2O58283MgOP2O54813CaOP2O56783BaOP2O5975在炼钢的熔渣制度下，FeO和CaO是生成稳定磷酸盐的最主要的氧化物。氧化铁的脱磷反应为: 2P+8(FeO)= 3FeOP2O5(s)+5Fe25 或 2P+8O+3Fe=3 FeOP2O5(s) 但是，磷酸铁只能在较低的温度(140015

37、00)下才能稳定存在。在温度升高时，熔渣碱度提高，3FeOP2O5可转变为较稳定的3CaOP2O5(或4CaOP2O5)。所以脱磷主要是依靠磷酸钙的形成。2.1.7脱磷的基本反应(1) 分子理论的脱磷反应 脱磷反应是在钢渣界面进行的,按炉渣分子理论的观点,由下列反应组成: 5(FeO)=5O+5Fe 2P+5O=(P2O5) (P2O5)+4(CaO)=(4CaO.P2O5) 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P2O )+5Fe 式中： K脱磷反应的化学平衡常数； T钢水温度。由上式计算的K值如下： 1400 1500 1600 7.8108 3.5107 2.1106可见，随温度

38、升高，K值显着减小，因为H=-384KJ/mol，以上反应是强放热的。由于熔渣中4CaOP2O5的浓度很低故式(5)中的a4CaOP2O5可代之以X4CaOP2O5或XP2O5，因为4CaOP2 O5与P2O5的摩尔分数相同：aFeO可由CaO-SiO2-FeO渣系的FeO活度曲线查出。于是，磷的分配比可用下式表示： 可见,要提高炉渣的脱磷能力,必须增大K.(FeO)5.(%CaO)4.f2P和降低rCa4P2O9。影响这些因素的有关工艺参数的改变,也就改变了钢中磷的分配。1、温度的影响利用(1) 式,可以计算出不同温度下脱磷反应的化学平衡常数。假定转炉冶炼终渣的化学成分不变,则可以计算出钢水

39、终点磷含量与温度的对应关系:温度升高,K值显着减小,因此,低温对脱磷有利。需要指出的是,提高熔池温度,会使磷的分配比降低,对磷从金属向炉渣的转移不利。但从动力学角度考虑，温度升高降低了炉渣的粘度,加速了石灰的熔解,从而有利于磷从金属向炉渣的转移。理论研究表明,最有效的脱磷有一个最佳的温度范围(14501500)26 。这就要求冶炼初期,要根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低(1250以下) ,要采用低枪位操作以提高熔池温度,加速石灰的熔解,迅速形成初期渣,充分利用前期炉渣FeO 高、炉温低的优势,快速脱磷。若铁水温度特别高(大于1350) ,冶炼初期要适当采用高枪位操作,并加入部分矿石,

40、抑制炉温的快速升高,同时也有利于石灰的溶解,延长冶炼在低温区(1500以下) 的运行时间。实践证明,尽管冶炼终点温度高,会降低磷在钢渣中的分配比,但脱磷的关键仍然是冶炼过程渣特别是终渣的控制。也就是说温度的影响不如(FeO) 和(CaO) 显着。2、炉渣碱度的影响因为CaO是使rP2O5降低的主要因素, 增加(CaO) 达到饱和含量可以增大aCaO ,亦即增加自由CaO(不与酸性氧化物结合) 的浓度,会使( P2O5) 提高或钢中 P降低。但渣中(CaO) 过高,将使炉渣变稠，同样不利于脱磷,如图2.1 所示27 碱度（CaO /SiO2） 图2.1 炉渣碱度对脱磷指数的影响从图2.1 可以看出,当炉渣碱度大于3.0 后,脱磷指数随( FeO) 增加而增大,随碱度的增加变化不大。实际操作中经常出现石灰加入很多,终点 P 仍然较高的现象,其原因就是炉渣没有化透或温度太高。实践证明,只要炉渣碱度达到3.0 左右,炉渣化透并含有适量的( FeO) ,冶炼一般