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钢水熔炼过程中脱P、脱S的冶金原理

Aug 31,2020

（一）脱P的冶金反应原理

磷在钢液中以Fe2P的形式存在，在钢液中溶解度很高，容易与自炉渣扩散到钢液中的(FeO)作用并释放热量，反应式:

2[P]+5(FeO)→(P2O5)+5[Fe]；△H=-260000J

磷的氧化物在钢液中溶解度很低，但易溶于炉渣，并与炉渣中的(FeO)反应生成（3FeO?P2O5），反应式如下：

(P2O5)+3(FeO)→（3FeO?P2O5）；△H=-127900J

（P2O5）和（3FeO?P2O5），都是不稳定的氧化物，在冶炼时，温度稍高就会分解，使磷重回钢液，因此，以FeO为主的炉渣脱磷能力很差，为了取得很好的脱P效果，就必须向炉渣中加入强碱性氧化物CaO(石灰)，与（P2O5）结合成稳定的磷酸钙，反应式如下：

（P2O5）+4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]； △H=-689700J

脱P过程综合反应式如下：

2[P]+ 5(FeO)+ 4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]+ 5[Fe]； △H=-949700J

由以上反应式可知，做好脱P工作，注意以下几个方面：

（1）钢液氧化性强，炉渣碱度高是脱P的必要条件；

（2）控制钢液温度，由于脱磷是放热反应，因此钢液温度低有利于脱P；

（3）流动性良好的炉渣能提高渣中的CaO活性，有利于脱P；

（4）加强钢液与渣的搅拌，有利于脱P。

（二）脱S的冶金反应原理

硫在钢液与炉渣中均以FeS形态存在，钢液中的[FeS]与炉渣中的（FeS）可以通过扩散互相转移，在一定温度下，两者质量分数比是一个常数，脱S过程，就是利用这一原理。在钢液脱氧还原充分的条件下，促使炉渣中的（FeS）与Ca2+ 作用形成CaS,减少渣中的（FeS），从而导致钢液中的[FeS]往渣中扩散，来达到钢液脱S的目的，反应式如下：

（FeS）+（CaO）=(CaS)+ (FeO)

因此，做好脱硫工作注意以下方面：

（1）钢液脱氧越充分越好，钢液在还原期必须做好脱氧工作，这是脱硫的必要前提条件。

（2）增加渣的碱度，以使渣有足够的（CaO）参与反应。一般认为炉渣碱度以2.5～3.5最佳。

（3）适当的较高的钢液温度。提高钢液的温度可以降低炉渣的黏度，利于FeS的扩散，提高脱硫效率。

（4）加强钢液与渣的搅拌作用。脱硫过程是缓慢的扩散过程，加强搅拌、增强钢液与炉渣的接触面积是提高脱硫效率的最有效的措施。基于此，出钢时的“钢渣混出”是一种最佳有效的重要操作方法。