鋼鐵在煉鋼中P(磷)如何能脫掉了?_深圳模具鋼

博主:adminadmin 2022-11-08 06:00:01 條評論
摘要:鋼的脫磷反應減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質(zhì)之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂,稱為冷脆。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴重。一...
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  鋼的脫磷反應減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質(zhì)之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂,稱為冷脆。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過0.045%,優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下,爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物,脫磷就只能在(高)爐外或堿性煉鋼爐中進行。鐵中脫磷問題的認識和解決,在鋼鐵發(fā)展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規(guī)模工業(yè)開始于1856年貝塞麥(H.Bessemer)發(fā)明的酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法。但酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼不能脫磷;而含磷低的鐵礦石又很少,嚴重地阻礙了鋼的發(fā)展。1879年托馬斯(S.Thomas)發(fā)明了能處理高磷鐵水的堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法,堿性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去,使大量含磷鐵礦石得以用于鋼鐵,對現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出了重大的貢獻。堿性渣的脫磷作用脫磷反應是在爐渣與含磷鐵水的界面上進行的。鋼液中的磷[kg2][P][kg2]和氧[kg2][O][kg2]結(jié)合成氣態(tài)PO的反應:2[P]+5[O]→PO[145-1](1)1600時的平衡常數(shù)非常小(4.4×10),[kg2]要靠生成PO氣體逸出而使鋼液脫磷,顯然是不行的。但如果鋼液和堿性渣接觸,PO就會與渣中的氧化鈣(CaO)結(jié)合成穩(wěn)定的3CaOPO或4CaOPO,總反應是:2[P]+5[O]+3(CaO)→(3CaOPO)(2)1600時,1.7×10或2[P]+5[O]+4(CaO)→(4CaOPO)(3)1600時,3.5×10平衡常數(shù)如此大,說明堿性渣的脫磷能力是很強的。熔渣離子理論認為:堿性渣中含有自由的氧離子O,它能與PO結(jié)合成穩(wěn)定的PO離子,脫磷反應是:2[P]+5[O]+3(O)→2(PO)(4)不管是分子理論或離子理論,但是有一個重要的事實是:3CaOPO4CaOPO和PO都有很高的熱力學穩(wěn)定性。根據(jù)熔渣陰離子聚合模型(見馬松模型),PO還能與渣中的硅-氧鏈結(jié)構(gòu)形成SiPO、SiPO、SiPO等穩(wěn)定的復合陰離子。渣量、FeO含量、溫度對脫磷的影響增大渣量,或?qū)⒑锥嗟臓t渣放出,另造新的堿性渣,都是使鋼液有效脫磷的措施。渣中含有足夠量的FeO不僅可以向鋼液傳送氧,還能使加入爐內(nèi)的固體石灰更快地溶入渣中,使渣中自由的O離子增多,從而提高熔渣的脫磷能力。脫磷是放熱反應深圳模具鋼,溫度較低有利于反應的進行。各種煉鋼方法脫磷的特點在平爐煉鋼及電弧爐煉鋼氧化期中,渣中含有足夠數(shù)量的FeO;在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中,調(diào)節(jié)氧槍位置高低也可保持渣中含有一定量的FeO,在脫碳的同時也可以脫磷。但在空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼(托馬斯法)時,脫磷與脫碳不能同步進行。其主要原因是:空氣穿過鋼水時,其中的氧被硅、錳、碳的氧化所消耗殆深圳模具鋼盡,渣中缺乏足夠量的FeO,加入的固體石灰也很少溶入渣內(nèi),渣的脫磷能力很差。只有待吹煉后期,鋼中碳降到很低時,渣中FeO含量增大,使固體石灰迅速溶解入渣后,才能有效地脫磷。這稱為后吹去磷。氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼也有類似的情況,主要靠后吹去磷。為避免后吹,可用吹入石灰粉或人造合成渣的辦法以加速石灰的溶解,提早去磷。回磷及防止方法脫磷反應速度甚快,容易接近平衡。在鋼水脫氧時,溫度較高,如果渣中CaO含量不夠高,加入脫氧劑后,鋼中溶解的氧減少,這些不利于脫磷的條件湊在一起,會使去磷反應的平衡向反方向轉(zhuǎn)移,鋼中含磷回升。這種現(xiàn)象稱為回磷。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中,如果槍位過低、渣中FeO少,也會使渣趨于回磷。為減少回磷,應盡可能在出鋼時使渣量減少,并在渣中加入石灰,使渣變稠。電爐煉鋼在氧化期結(jié)束時,要盡可能地將含磷的氧化性渣排出爐外,以防止還原期回磷。

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