脫磷
磷在鋼中的存在形式通常認為是以
磷化物的形式存在。在液態鋼中,一般以〔P〕表示,磷使鋼產生“
冷脆”。所以脫磷反應常套用於
煉鋼中,為了除去有害雜質P。
在吹煉的最初階段(約4分鐘),由於矽、錳與氧的結合力大,所以要等矽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,矽錳已基本氧化,此時進入碳、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,磷可達到規格之下,而且由於爐內溫度還不太高,所以只要化渣良好,脫磷速度大於脫碳速度。
到吹煉後期,鋼液中磷含量已比較低,在加上碳、磷的反應使爐溫升高,脫碳速度加快,脫磷速度明顯放慢,甚至回出現回磷現象,一直到吹煉末期,爐渣鹼度提高且化渣良好,才有可能再次使磷下降,但此時脫磷速度只有0.002-0.010%/分。
氧化脫磷簡介
降低不鏽鋼的含磷量一直是冶金工作者關心的問題。氧化脫磷是一種處理BaO系不鏽鋼氧化脫磷渣的方法。
不鏽鋼脫磷技術可分為氧化脫磷和還原脫磷。還原脫磷法不必擔心過多的合金元素燒損,脫磷效率高,但有“回磷”現象,冶煉過程中還會產生有害氣體而污染環境,且工序複雜,脫磷產物難以處理,成本高,因而在工業上未能廣泛套用。近年來人們把研究的重點轉向了氧化脫磷,已開發出了一系列
渣系。
高碳錳鐵氧化脫磷
我國高爐錳鐵磷含量高達0.5%~0.6%,直接影響鋼的品種與質量,因此開展高碳錳鐵合金脫磷研究,對提高鋼的質量有著重要意義。還原脫磷能有效去除錳鐵中的磷,但是它只能針對低碳錳鐵;對於高碳錳鐵,還原脫磷幾乎沒有作用;另一方面,還原渣中含有
,遇水蒸汽產生劇毒氣體,成為公害,但還未有好方法處理含
的還原渣。因此開展氧化脫磷具有深遠意義。
氧化脫磷必然使用氧化劑,為了不使錳鐵合金中錳燒損或儘可能少燒損,必須對氧化氣氛有一定要求。
CaO系渣不能實現氧化脫磷保錳;而CaO系渣可實現氧化脫磷保錳,但MnO活度及BaO活度必須很高,同時錳鐵中矽含量必須很低。適當降低反應溫度有利於氧化脫磷保錳,高碳錳鐵中碳不利於脫磷,但適當降低溫度能有效提高脫磷效率。167K條件下,當碳含量等於3.8%時,脫磷效果最優。
含鉻鐵水的氧化脫磷
特點
綜觀國內外相關文獻可以看出,含鉻鐵水高鹼度控制氧位渣的選擇性氧化脫磷主要有如下特點:
(1)脫磷渣中含有比Ca0鹼性更強的
、
、
等強鹼性氧化物;
(2)為了防止鐵液中易氧化元素(如Cr等)的氧化,在渣中加人該元素的氧化物;
(3)為改善渣的熔化特性,又防止高溫下陽離子交換的發生,則在渣中加人強鹼性氧化物的陽離子鹵化物。
影響因素
影響含鉻鐵水脫磷法的因素主要有以下方面:
(1)含鉻鐵水成分的影響:
a)碳的影響
關於碳含量對含鉻鐵水氧化脫磷的影響,前人已針對不同渣系和不同碳含量進行了大量的研究。結果表明,當含鉻鐵水中碳含量低時脫磷率極低時,許多渣系存在一個最優的碳含量,在該範圍內可獲得較好的脫磷效果。
b)矽的影響
矽與氧的親和力遠大於磷與氧的親和力,鋼中矽優先於磷氧化生成二氧化矽進人爐渣,二氧化矽再與渣中的強鹼性氧化物(如BaO等)結合,消耗了強鹼性氧化物,降低了爐渣鹼度,使爐渣脫磷能力下降。因此矽的存在抑制了脫磷反應的進行。
c)鉻的影響
由於Cr能顯著降低磷的活度,因此適當降低含鉻鐵水中鉻含量有利於脫磷反應的進行。
(2)溫度
與傳統的脫磷方法一樣,氧化脫磷是放熱反應,溫度越低,脫磷反應的熱力學條件越好,因此低溫有利於脫磷。溫度對脫磷率的影響如圖。
但氧化脫磷的溫度不宜過低,脫磷溫度過低會導致爐渣粘度升高,造成鉻損增加,惡化了脫磷反應的動力學條件,不利於脫磷反應的進行。
一個基於氧化脫磷的不鏽鋼脫磷專利
申請號/專利號:200610025123
一種處理BaO系不鏽鋼氧化脫磷渣的方法,首先將BaO系不鏽鋼氧化脫磷渣在處理水池中浸泡,使其中的可溶性BaO充分溶解於水中,再向含有Ba↑[2+]水溶液中通入CO↓[2]氣體,使溶液在水中的Ba↑[2+]離子與CO↓[2]反應生成溶解度非常小的BaCO↓[3]沉澱下來,即可用固液分離的簡單方法回收昂貴的鋇化合物,消除氧化脫磷渣中Ba↑[2+]離子對環境的不利影響。本發明利用浸泡處理可有效消除氧化脫磷渣中Ba↑[2+]離子對環境的不利影響,使其無害化;而且,廢水中回收BaCO↓[3]產品可以循環再用於配製脫磷劑的昂貴的鋇化合物原料,殘餘的廢水仍可循環再用於浸泡處理含鋇化合物的氧化脫磷渣,減少本發明的水耗。
申請日:2006年03月27日
公開日:2007年10月03日
授權公告日:
申請人/專利權人:寶山鋼鐵股份有限公司
申請人地址:上海市寶山區富錦路果園
發明設計人:周渝生;郭署強
專利類型:發明專利
分類號:C21C7/064