作业帮钢铁在炼钢中,P（磷）如何能脱掉了?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/04 12:13:05
钢铁在炼钢中,P（磷）如何能脱掉了?
钢铁在炼钢中,P（磷）如何能脱掉了?
钢铁在炼钢中,P（磷）如何能脱掉了?
钢的脱磷反应 减少钢液中含磷量的化学反应.磷是钢中有害杂质之一.含磷较多的钢,在室温或更低的温度下使用时,容易脆裂,称为冷脆.钢中含碳越高,磷引起的脆性越严重.一般普通钢中规定含磷量不超过 0.045％,优质钢要求含磷更少.生铁中的磷,主要来自铁矿石中的磷酸盐.氧化磷和氧化铁的热力学稳定性相近.在高炉的还原条件下,炉料中的磷几乎全部被还原并溶入铁水.如选矿不能除去磷的化合物,脱磷就只能在（高）炉外或碱性炼钢炉中进行.铁中脱磷问题的认识和解决,在钢铁生产发展史上具有特殊的重要意义.钢的大规模工业生产开始于1856年贝塞麦(H.Bessemer)发明的酸性转炉炼钢法.但酸性转炉炼钢不能脱磷；而含磷低的铁矿石又很少,严重地阻碍了钢生产的发展.1879年托马斯(S.Thomas)发明了能处理高磷铁水的碱性转炉炼钢法,碱性炉渣的脱磷原理接着被推广到平炉炼钢中去,使大量含磷铁矿石得以用于生产钢铁,对现代钢铁工业的发展作出了重大的贡献.碱性渣的脱磷作用 脱磷反应是在炉渣与含磷铁水的界面上进行的.钢液中的磷[kg2][P][kg2]和氧[kg2][O][kg2]结合成气态PO的反应：2[P]+5[O]─→PO[145-1] (1)1600时的平衡常数非常小(=4.4×10),[kg2]要靠生成PO气体逸出而使钢液脱磷,显然是不行的.但如果钢液和碱性渣接触,PO就会与渣中的氧化钙(CaO)结合成稳定的3CaOPO或4CaOPO,总反应是：2[P]+5[O]+3(CaO)─→(3CaOPO) (2) 1600时,=1.7×10或 2[P]+5[O]+4(CaO)─→(4CaOPO) (3) 1600时,=3.5×10平衡常数如此大,说明碱性渣的脱磷能力是很强的.熔渣离子理论认为：碱性渣中含有自由的氧离子O,它能与PO结合成稳定的PO离子,脱磷反应是：2[P]+5[O]+3(O)─→2(PO) (4)不管是分子理论或离子理论,但是有一个重要的事实是：3CaOPO4CaOPO和PO都有很高的热力学稳定性.根据熔渣阴离子聚合模型(见马松模型),PO还能与渣中的硅-氧链结构形成SiPO、SiPO、SiPO等稳定的复合阴离子.渣量、FeO含量、温度对脱磷的影响 增大渣量,或将含磷多的炉渣放出,另造新的碱性渣,都是使钢液有效脱磷的措施.渣中含有足够量的 FeO不仅可以向钢液传送氧,还能使加入炉内的固体石灰更快地溶入渣中,使渣中自由的O离子增多,从而提高熔渣的脱磷能力.脱磷是放热反应,温度较低有利于反应的进行.各种炼钢方法脱磷的特点 在平炉炼钢及电弧炉炼钢氧化期中,渣中含有足够数量的 FeO；在氧气顶吹转炉炼钢中,调节氧枪位置高低也可保持渣中含有一定量的 FeO,在脱碳的同时也可以脱磷.但在空气底吹转炉炼钢（托马斯法）时,脱磷与脱碳不能同步进行.其主要原因是：空气穿过钢水时,其中的氧被硅、锰、碳的氧化所消耗殆尽,渣中缺乏足够量的FeO,加入的固体石灰也很少溶入渣内,渣的脱磷能力很差.只有待吹炼后期,钢中碳降到很低时,渣中FeO含量增大,使固体石灰迅速溶解入渣后,才能有效地脱磷.这称为后吹去磷.氧气底吹转炉炼钢也有类似的情况,主要靠后吹去磷.为避免后吹,可用吹入石灰粉或人造合成渣的办法以加速石灰的溶解,提早去磷.回磷及防止方法 脱磷反应速度甚快,容易接近平衡.在钢水脱氧时,温度较高,如果渣中CaO含量不够高,加入脱氧剂后,钢中溶解的氧减少,这些不利于脱磷的条件凑在一起,会使去磷反应的平衡向反方向转移,钢中含磷回升.这种现象称为回磷.在氧气顶吹转炉炼钢中,如果枪位过低、渣中FeO少,也会使渣趋于回磷.为减少回磷,应尽可能在出钢时使渣量减少,并在渣中加入石灰,使渣变稠.电炉炼钢在氧化期结束时,要尽可能地将含磷的氧化性渣排出炉外,以防止还原期回磷.