感应炉钢水深脱磷实验研究

　　超纯净钢生产是钢铁工业发展的重要方向之一,纯净钢生产技术正在成为钢铁企业的核心竞争技术。随着科学技术的不断进步,材料工业对优质钢的需求日益增加,特别是要求钢中磷、硫质量分数均在0.01 %水平以下。磷是钢中的有害元素,容易在晶界偏析,引起钢的低温脆性和回火脆性,降低钢的可焊性、抗裂纹性、抗腐蚀性。高级优质钢对钢中磷含量的要求越来越严格,特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢甚至要求有更低的磷含量[1]。对于某些军用钢、高温用钢和特殊结构用钢只能用真空感应炉熔炼,这就要求原料中的初始磷、硫含量很低。为了生产一些特殊用钢和为一些特殊钢生产提供优质原料,近年来很多冶金工作者在钢水深脱磷方面开展了大量的研究和探索,解决钢水深脱磷问题是冶炼纯净钢的一个重要课题,具有十分重要的意义。本工作试图利用感应炉进行钢水深脱磷的实验研究,为低磷钢甚至超低磷钢的工业化生产寻找新的途径。

　　1　实验方法

　　本次实验是在25 kg感应炉中进行的,实验的目的就是选取初始磷含量较低(w(P)<200×10-6)的钢样,在感应炉中通过造高碱度的渣,利用感应炉良好的动力学条件使钢液中的磷质量分数达到0.001 %左右。

　　1.1　脱磷渣的配制

　　钙系脱磷渣是目前应用最广泛的渣系,来源广,价格低,并与硫及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。最常用的石灰系熔剂通常由固定剂CaO,氧化剂FeO,助熔剂CaF23部分组成。在渣系组元确定的情况下,脱磷效果好坏的关键就是搞清各个成分的配比及一些影响因素。根据磷的分配比LP与渣中FeO、碱度之间的关系图,炉渣碱度对脱磷指数影响的关系图以及炉渣中m(CaO)/m(FeO)与脱磷指数的关系图,并从文献[2～5]关于脱磷渣成分配比的研究得到:一般情况下,钢水炉外脱磷渣中w(FeO)=15 %～20 %,w(CaO)=60 %～75 %和w(CaF2)=8 %～11 %时为最佳。本实验中选择的脱磷剂组成为:w(石灰)=65 %、w(氧化铁)=20 %、w(萤石)=15%。

　　1.2　实验原料和方案

　　我们选了2组试样,原料的主要成分见表1。

　　表1是脱磷试验渣料方案,其中DP1采用双渣5 %+5 %的渣量,DP2采用单渣8 %的渣量。实验过程中每隔10 min取样一次,40 min后浇注出钢。

　　2　实验结果分析与讨论

　　2.1　实验结果

　　钢水深脱磷的实验结果如表2。

　　2.2　实验结果分析

　　2.2.1　热力学计算与实际结果比较

　　根据离子理论,脱磷反应的离子式为:

　　2[P]+5(Fe2+)+8(O2-)=2(PO3- 4)+5[Fe] (1)