还原脱P

三 脱磷的影响因素
• 2 初始碳含量的影响 他人试验表明, 随金属液中初始碳含量增高, 脱磷 率下降。但碳含量很低, 也要影响脱磷率, 也就是说钢液 中存在一个最佳初始碳含量〔C%〕。碳含量高于或低于 此值, 脱磷率都要降低。 • 2.1 初始碳含量高时 如果用Ca脱磷，会促进CaC2的生成，从而消耗金属钙， 降低脱磷率。如果用CaC2作还原剂，则CaC2分解不充分， 减少分解的金属钙量，影响脱磷效果。
三 脱磷的影响因素
• 2.2 初始碳含量低时 实际上，如果碳含量 太低，会出现回磷现象， 导致最终脱磷率降低。 此外，当用CaC2做脱磷剂 时，倘若初始碳含量很 少，由于CaC2的分解很快， 金属钙来不及脱磷就挥 发掉，也影响脱磷率。
三 脱磷的影响因素
• 3 碳活度的影响 某些学者认为在还原脱磷过程中存在一个碳的临界 活度值ac*。当ac<ac*时，随ac增大，脱磷率尽管有所下降， 但变化不大；当ac=ac*时，脱磷率有一个转折；当ac>ac*时， 随ac增大，脱磷率急剧下降。 碳的临界活度值ac*的含义是：当金属钙脱磷时，存在 反应：
六 还原脱磷后渣的处理
• 1. 脱磷后钢液不分离，立即进行渣的吹氧处理，使渣中 磷化钙变成磷的气体蒸发掉：
3 （Ca 3 P2 ) O2 3(CaO) 2 P 2
促进脱磷措施有： ①抑制钢液的搅拌，即阻止渣一钢的进一步接触； ②通过降低压力来减少磷的分压； ③)利用CO气体的生成来增大渣一气相之间的接触界面, 阻止钢渣间的物理接触。
四 渣的几种加入方法
还原脱磷的试验中, 渣的加入方法有四种: 上置法、 喷吹法、电渣重熔加料法和喂线法。 • 1 上置法 脱磷对象在增涡中熔化,气氛是非氧化气氛, 达到 预定温度后把脱磷渣放入熔体上部,利用金属液—渣之间 的界面反应和溶解于金属液中的脱磷剂达到脱磷的目的。
特点：这种方法简单,便于操作,减少温降。但此方 法由于渣分布不均匀,渣—金属的接触不好,反应不完全, 所以脱磷效果差,处理时间也较长。
六 还原脱磷后渣的处理
• 2. 在脱磷后,钢渣分离,然后脱磷渣再与另一种钢(如碳钢) 接触,利用碳钢中的氧来氧化渣子。在氧化处理过程中, (Ca3P2)的量迅速降低,一部分磷进入碳钢中。所以这种碳 钢在这里起了清渣剂的作用。最终磷以磷酸钙的形式存在 于氧化性的渣中。
总结
1 • • • 还原脱磷在的问题： ①脱磷后期严重的回磷现象，使总的脱磷效率不高 ②Ca的利用率低，因此脱磷成本较高 ③脱磷产物Ca3P2一旦遇水，即起反应而方出有剧毒的PH3 气体。
二 反应机理
以下反应平衡时反应的还原脱磷和氧化脱磷的临界氧 势，即当系统中氧势大于此值时，反应向右进行；当氧势 小于此值时，反应向左进行。百川(H.Momokawa)和佐野 (N.Sano)测定在CaO+CaF2渣系中1823K时的临界氧分压为 10-17MPa。
Ca 3 P2 4O 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 ΔG θ 3626436 793.32T J mol -1
• 钢氧化脱磷的脱磷 产物是Ca3(PO4)2或 Ba3(PO4)2，还原脱 磷的脱磷产物一般 是Ca3P2。他们的 区别源于反应器内 氧位的控制。
二 反应机理
• 目前研究最多的是Ca—CaF2,CaC2—CaF2渣系。其次是Ca— Si—CaF2,CaC2—CaO—CaF2等渣系。结果一致认为,金属钙 脱磷按下列反应进行:
3Ca l） 2[ P] Ca3 P2( s ) （
当CaC2做脱磷剂时，CaC2要先分解出Ca再进行脱磷：
CaC 2 s） Ca(l ) 2[C ] （
3Ca l） 2[ P] Ca3 P2( s ) （
总反应为：
3CaC2 S） 2[ P] Ca3 P2( s ) 6[C ] （
上置法
六 还原脱磷后渣的处理
• 还原脱磷后的脱磷渣中含有大量的脱磷产物Ca3P2,它在冷 却过程中很易和水反应生成PH3气体：
（Ca 3 P2 ) 3H 2O 3(CaO) 2PH 3
PH3是无色的剧毒气体，如果不对脱磷渣进行处理， 会造成严重的环境污染，甚至会危及人的身体健康。因此 不许对其进行处理。 Hiroyuki介绍了两种脱磷渣的处理方法。
致 谢
谢百度文库谢！
同舟共济渡彼岸!
People in the same boat help each other to cross to the other bank ！！！
五 还原脱磷渣系
• 还原脱磷所选用的渣系：含钙的化合物或合金与助溶剂 CaF2组成的渣系 原因 ①钙是很活泼的金属，脱磷效果好； ②相对于其他脱磷能力强的金属脱磷剂来说（如金属钠及化 合物）也比较便宜。
五 还原脱磷渣系
几种含钙渣系的特点 渣系种类 渣系特点
能同时去除元素周期表中第五、六主族的 元素及Sn、Pb 等
四 渣的几种加入方法
• 3 电渣重熔的加料法 电渣用Ca—CaF2或CaC2—CaF2。先预熔CaF2,试验开始 时, 把还原剂Ca，CaC2与CaF2混合,脱磷渣放入柑涡内,盖 上炉罩,以保证惰性气氛,熔化的金属通过渣层脱磷。 特点：这种方法是液—液反应,金属液滴与渣的作用 面大,保证了冶金反应的动力学条件, 有利于冶金过程的 进行。 • 4 喂线法 现在用的较多的是喂线法，它与真空感应了联合， 能够生产出含磷很低的特殊钢种。
四 渣的几种加入方法
• 2 喷吹法 利用喷枪、载气(通常用氢气)把脱磷剂的粉末喷入 金属熔池内进行反应。
特点：由于增大了渣—金属的接触面积, 同时粉状 脱磷剂与钢液反应界面随着载粉气的气泡移动和对钢液的 激烈搅拌作用不断得以更新,改善了冶炼的动力学条件,反 应充分,使反应速度加快,脱磷率提高,缩短了处理时间。
总结
2 脱磷方法的选取 • 氧化脱磷和还原脱磷对高铬铁液碳含量要求不同，氧化脱 磷要求W[C]=2-6%；还原脱磷要求W[C]＜1%，因而不能脱 离处理对象而一味讨论哪种路线好。 对才用熔融还原等工艺生产出的不锈钢液而言，其 碳含量正好落在氧化脱磷所需的最佳范围之内，建议采用 氧化脱磷（高铬不锈钢除外）；而对于目前社会上积压的 大量高磷不锈钢废钢的处理，因碳含量低，若采用氧化法 脱磷，势必需先增碳，才能获得高的脱磷率，这样做德不 偿失，因此，更适合采用还原法脱磷。
Ca[l ] 2[C ] CaC2[ S ]
此反应达到平衡时碳的活度值为ac*。当ac>ac*时，就 会有化合物CaC2析出，消耗金属钙降低脱磷率。
三 脱磷的影响因素
• 4 钢中铬含量的影响 还原脱磷中铬不与金 属钙化合,不参加反应,所 以金属液中的铬应没有损 耗。但实验显示钢中铬含 量影响了脱磷效果。如图 所示，是对高铬钢进行的 CaC2—CaF2脱磷处理结果。 研究表明,铬含量影响脱磷 率的原因在于它对碳活度 的影响,随着[%Cr]的增加, 从而ac减小。
47350 lgpO 2 10.36 T O RTlnpO 2
三 脱磷的影响因素
• 1 氧含量的影响 图表示对不同氧含量 的不锈钢喷吹CaC2—CaF2 的脱磷结果。由图可见, 氧含量越高, 则脱磷率越 低。在脱磷剂加入量比较 小时, 氧含量对脱磷反应 的影响尤其明显。为了得 到较高的脱磷率, 并考虑 到经济效益, 在脱磷前必 须进行预脱氧。
处理方法
Ca—CaF2
ESR
CaC2—CaF2
CaC2的分解压决定脱磷效果，在脱磷过程 对不同处理对 中有增碳现象。脱磷率随碳活度的降低和 象处理方法不 初始铬合金量的增大而增大。要求处理前 同。 钢液中碳含量不能太高 由于采用Ca一Si合金而抑制了钙的大量挥 发损失；在脱磷过程中熔体还有增硅现象
Ca—Si—CaF2
三 脱磷的影响因素
• 6 温度对脱磷率的影响 用金属钙脱磷,发现温度越低,脱磷率越高。当用Ca C2做脱磷剂时,发现高温脱磷速度快,但低温脱磷率高。而 从总的结果看, 温度对脱磷效果的影响不大,所以当还原 脱磷用干实际钢铁生产,一般对温度不做特殊要求。 • 除此之外，干锅耐火材料对脱磷了也有较大的影响(可 能是由于Al2O3 与CaO结合进到渣中,CaO的活度下降, 使钙易于与其他氧化物反应, 从而增加了钙的氧化损 失。)
• 5
体系气氛的影响 还原脱磷一般都是在惰性气氛氩气中进行的。如果脱 磷剂使用的是钙合金及其化合物，或是金属钙与萤石组成 的渣系。由于其他组员的存在，使钙的蒸汽压下降，所以 通常脱磷处理时对压力没特殊要求。
但单独使用钙金属对熔点较高的熔体(纯钙的沸点低 (1490℃,蒸气压较大，1600℃时为1.8×105Pa)进行脱磷 处理,若在常压下进行,钙大量挥发,钙的利用率很低, 此 时纯钙脱磷的方法之一是采用高压。
还原脱磷
一 概述
• 高铬不锈钢中的磷会严重降低它的加工性、抗腐 蚀性和焊接性能, 因而不锈钢对磷含量要求很严 格。由于钢液中存在着较高的易烧损元素铬, 采 用氧化法脱磷, 铬的损失大, 经济上不合理。 氧化法脱磷对于w[C]低于2% 的钢水脱磷效果很 差, 而还原脱磷法就能避开这些缺陷。
一 概述