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脱磷渣系
钢铁生产中氧化脱磷采用的渣系主要有三大类,即 CaO 渣系、Na2O 渣系和BaO 渣系。在铁水预处理、转炉冶炼和炉外精炼过程中,三渣系都有使用,但各个渣系又有各自的特点。
渣系
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。北京科技大学的研究表明,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(FetO)的含量,但反应过程中渣子较粘,流动性差,BaO 的熔点为 1918℃,在炼钢温度下很难熔化,所以必须添加助熔剂。助熔剂主要有 CaF2、BaCl2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[13]。由于 BaO 渣系的高磷容量及脱磷率高和高成本,主要用于不锈钢以及锰铁、铬铁合金的脱磷。对于碳钢脱磷该渣系用的较少,鉴于目前用户对低磷钢和超低磷钢不断增长的需求,而含 FetO 的 CaO 基渣对包衬侵蚀严重,影响包衬寿命,已经不能满足钢水深脱磷的需要,所以少含或不含 FetO 的 BaO 渣脱磷的研究越来越受重视。
渣系
石灰来源广,价格相对低廉,而且与磷的氧化物有很强的结合能力,是钢铁冶金中广为应用的造渣材料。石灰渣系广泛应用于钢铁生产中高炉、铁水预处理、转炉、以及炉外精炼等各个环节。氧化脱磷时 CaO 本身只作固定剂,熔点较高,在脱磷过程中需要与氧化剂和促进剂配合使用。CaO 和 FetO 是用于氧化脱磷的石灰渣系的基本组分。使用的氧化剂通常是铁皮、矿石、铁矿粉、烧结矿粉、转炉渣等,促进剂主要有萤石、***化钙、苏打灰等。及早造氧化性较高、碱度较高和流动性好的炉渣是顺利进行脱磷的基本条件。Fe2(SO4)3、MnO2CaSO4和 Fe2O3都是很好的脱磷氧化剂,CaCO3次之,从兼顾效果、成本等多方面考虑,铁矿粉和轧钢铁皮作为脱磷氧化剂是最合理的。CaF2在渣系中作为熔剂使用主要是为了提高炉渣的熔化速度,降低炉渣的粘度,降低炉渣的熔化温度,同时对于含 BaO 的渣系来讲,CaF2对粘度以及熔化速度的影响不如 BaF2的影响明显。研究表明 CaO 与 CaF2的共熔温度为 1633K,而BaO 与 BaF2的共熔温度仅为 1411K,由此可见在炉渣中适当增加 BaF2的含量可降低炉渣的熔化速度,对于炉渣的粘度同样有效,但由于 BaF2资源稀少,价格昂贵,所以冶金过程中很少使用,萤石作为熔剂在炼铁、炼钢、精炼等研究过程中使用非常广泛。