[科普中國]-脫磷

轉(zhuǎn)爐煉鋼磷的變化規(guī)律

在吹煉的最初階段(約4分鐘)，由于硅、錳與氧的結(jié)合力大，所以要等硅錳氧化到較低時磷才開始氧化，而且磷的氧化速度也不大，約0.007-0.016%/分，此時脫碳速度也不大，吹煉中期，硅錳已基本氧化，此時進(jìn)入碳、磷氧化階段，磷的氧化速度約0.0013-0.021%/分，一般吹煉到一定時間，磷可達(dá)到規(guī)格之下，而且由于爐內(nèi)溫度還不太高，所以只要化渣良好，脫磷速度大于脫碳速度。1

到吹煉后期，鋼液中磷含量已比較低，在加上碳、磷的反應(yīng)使?fàn)t溫升高，脫碳速度加快，脫磷速度明顯放慢，甚至回出現(xiàn)回磷現(xiàn)象，一直到吹煉末期，爐渣堿度提高且化渣良好，才有可能再次使磷下降，但此時脫磷速度只有0.002-0.010%/分。

脫磷反應(yīng)方程式反應(yīng)式一般認(rèn)為磷的氧化是在鋼渣界面上進(jìn)行的，主要是與爐渣中的氧化鐵進(jìn)行反應(yīng)，

2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe2

P2O5+3(CaO)=(3CaO·P2O5)

脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)

脫磷條件（三高一低）高R、高FeO、大渣量、低溫，增大渣量的目的是稀釋(4CaO·P2O5)的濃度。

另：造粘度較大的泡沫渣有利于脫磷，但粘度不宜過大。在一般情況下當(dāng)爐渣堿度2.5~3.0，(FeO)控制在15-20%脫磷最佳。為實現(xiàn)煉鋼中的脫磷目的，以FeO為氧化劑，以CaO為磷氧化產(chǎn)物的穩(wěn)定劑，在酸性爐渣條件下是不可能進(jìn)行脫磷操作的。

煉鋼脫磷反應(yīng)dephosphorization in steelmaking

脫除鋼液中有害雜質(zhì)磷的物理化學(xué)過程。在高爐連續(xù)鑄鋼煉鐵時，原料中的磷幾乎全部還原到生鐵中，隨著鐵礦石磷含量的不同，生鐵中的磷可達(dá)0.1%～1.0%，特殊的可高達(dá)2.0%以上。鐵合金中同理也含有相當(dāng)多磷。磷使鋼材在低溫下變脆，即產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。

實驗研究證明，磷在鋼凝固過程中偏析聚集在晶界處，很少量的磷，例如0.01%(100ppm)即可使鋼呈現(xiàn)低溫脆性。冶煉普通鋼要求將磷降到0.030%～0.040%，而低溫用鋼如寒冷地帶鉆井平臺用鋼、液化氣體儲存和輸送用鋼等要求含磷低到0.002%～0.003%(即20～30ppm)。因此，脫磷是煉鋼過程的主要任務(wù)之一。

脫磷的基本條件磷是靠氧化去除的。不很穩(wěn)定，只有進(jìn)入爐渣中才能除掉。2

根據(jù)脫磷反應(yīng)的特性，可以將煉鋼脫磷的基本條件歸納為：

(1)脫磷是渣鋼界面反應(yīng)，必須造成堿性氧化渣才能脫磷；

(2)爐渣堿度越高，脫磷越有利；

(3)脫磷是氧化反應(yīng)，提高鋼中O和渣中(FeO)有利于脫磷。但如圖中所示，在同樣堿度條件下，磷分配比在某一(FeO)濃度下達(dá)到最大值，也就是為了提高脫磷效率，有一個最佳的(FeO)含量。

(4)增加渣量可使渣中多吸收P2O5，提高脫磷效果。但渣層過厚不利于傳熱和傳氧，所以當(dāng)需要多脫磷時，往往把前期的脫磷渣先從爐內(nèi)放出，以增大脫磷效果。

(5)脫磷是強放熱反應(yīng)，溫度低有利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行。過高的溫度可能使反應(yīng)逆向進(jìn)行，即發(fā)生回磷，這是應(yīng)注意避免的。但過低的溫度使渣變黏，對脫磷也不利。