沈华
贵州省六盘水市水钢 553000
摘要 ：中国的钢铁生产领先于世界，现在正是处在从钢铁大国到强国的高速发展阶段，许多炼钢技术在国际上拥有领头地位。判断钢铁品质好坏关键指标就是其中的磷含量。 脱磷效果是否良好决定了产钢是否符合标准。 本文主要介绍转炉炼钢厂脱磷工艺的原理，并融合炼钢实际操作对脱磷工艺中的注意事项进行详细介绍。
关键词 ：转炉炼钢 ；磷含量 ；炉外脱磷
前言：全球使用范围最广的金属材料就是钢铁，是现代建筑不可或缺的生产材料。钢材加工有冷热加工两种，按照途可将钢铁分为结构钢，工具钢，特种钢，专业钢等，加工方法。因为生产方式的多样化就对非金属元素的要求非常严格，其中主要为磷元素，它的含量是钢材质量是否达标的重要指标。恰当的磷含量能增加钢的强性，但对于大部分的钢来说，磷都是一个有危害的元素，高磷量会使钢的可塑性减弱，可焊性和冲击韧性变低。有研究表明，在钢水凝固过程中，磷的偏析集中在晶界，从而引起钢在低温环境下的脆性，将这种现象叫做“冷脆” 。磷含量对钢的影响是如此之大，以至于即使极少的磷（0.01％）也会引发钢的低温脆性。所以要求普通钢的磷含量小于0.04%。像寒冷地区的钻井平台，船舶，钢轨，钢制轴承零件，液化气管道等要求钢的磷含量应小于0.03％。 脱磷反应是转炉炼钢过程中重要的物理化学反应，也是转炉炼钢的基本任务之一。本文依据最常用的转炉炼钢工艺介绍脱磷工艺原理，并与实际情况相融合表明脱磷工艺中的注意事项。
1磷的来源与存在形式
铁矿石含大量磷，磷在高炉炼铁中几乎都进到了铁水里，铁水中磷的含量和铁矿石中磷的含量成正比，冶炼的生铁中磷含量可达2.0%以上。此外，在炼钢过程中加入铁合金也会带来许多磷。磷在铁水中大多以元素形式存在，一小部分为磷化物。
2 转炉炼钢脱磷原理与条件
2.1 转炉炼钢脱磷原理
在转炉吹炼过程中，铁水中的磷被氧化成P2O5变成炉渣。 P2O5是一种酸性含氧物质，能和炉渣中的碱性含氧物质FeO、CaO、 MnO、MgO等形成磷酸盐化合物。 它在炉渣中更稳定，可以随炉渣除去。 当炉渣碱度低时，磷主要以磷酸铁形式存在，而当炉渣碱度较高时，磷主要以磷酸钙形式存在。
2.1.1 磷的氧化反应
磷的氧化反应方程式一般有 2 种 ：
标准吉布斯能。
或者 ：
标准吉布斯能
2.1.2 P2O5在炉渣中的固定
氧化生成的P2O5与 炉渣中的 CaO 等碱性氧化物反应生成稳定的磷酸盐化合物 3CaO·P2O5或 4CaO·P2O5，反应方程式为 ：
标准吉布斯能。
或者 ：
标准吉布斯能。
从反应方程可以看出，转炉炼钢脱磷的原理是将磷氧化成渣，变成稳定的磷酸盐。
2.2 转炉炼钢脱磷的基本条件
依据转炉炼钢脱磷反应方程，融合实际炼钢生产，认为转炉铁水脱磷效果与氧含量、渣碱度和温度相关。 综述脱磷的基本条件: (1)渣中磷的固定是脱磷的关键步骤。 P2O5必须与炉渣中的氧化钙和其它碱性氧化物反应才能固定在炉渣中。 因此，可以说氧化钙是含磷产品的稳定剂。 在酸性炉渣中不能完成脱磷，但炉渣碱度过高不易熔化，不利于脱磷。 (2)脱磷量与磷的氧化反应息息相关。
钢水中的氧含量和炉渣中的 Feo 是脱磷反应的氧化剂。 提升Feo 的量能帮助脱磷。 有研究证明，在碱度为2.5-3.0、铁质量分数为15% -20% 的条件下，渣中磷的比例最高，脱磷效果更好。 (3)大量炉渣可以使磷酸盐浓度变低，促进 p2o5和碱性物质反应，提高料液比，达到较好的脱磷效果。 但是，大量的炉渣不利于氧气吹入钢中和传热。 为了使脱磷效果变好，提升炼钢质量，首先将转炉前期脱磷渣拿出，再造渣，提高脱磷效果。 (4)脱磷反应是一种强烈的放热化学反应。 低温有利于正向脱磷反应，高温则反过来产生“返磷”现象。 但是，石灰低温熔融性差，转炉渣粘度增大，脱磷效果差，粘度过高的泡沫渣也不利于脱磷。
2.3转炉脱磷注意事项
转炉炼钢脱磷的条件称为“三高一低”，即“高碱度、高FeO含量、大渣量、低温”。脱磷反应基本在转炉炼钢初期进行，在此条件下更容易实现脱磷。在实际炼钢过程,高磷和不合格的钢水常常发现,主要是由于转炉炼钢的后期高温阶段引发除磷条件下恶化的条件和返回磷,应采取以下预防措施:(1)确保转炉炉渣的碱度是足够高的在炼钢最后阶段。(2)档渣工作，尽可能削少钢包渣。(3)把控转炉内温度，阻止末级温度太高。(4)搅拌加多，削减脱磷反应时间。(5)铁水磷含量高，除磷反应不能达到预期时，应采用双渣作业。双渣法除磷效果更加，但应注意熔渣在氧枪中的粘滞问题。(6)假如铁水中的磷含量不高,但发现磷含量偏高在转炉炼钢后期阶段、样品应采取检查是否铁水硅含量没有达到标准,因为会影响炉渣熔化假如硅含量0.2%以下,低于0.1%就不能渣化,脱磷的反应不能继续。解决办法是增加氧枪，提前添加氧化铁或烧结矿，减少早期结渣时间。大量炉渣可以降低磷酸盐浓度，促进P2O5与Cao正向反应，从而达到较好的除磷效果。
3铁水炉外脱磷
转炉炼钢除磷效率高，但造渣剂用量大，熔剂投入量大，炼钢时间长，降低生产效率。 铁水脱磷与炼钢脱磷相像。 在铁水中加入氧化剂对磷进行氧化，使磷进入炉渣，与固磷剂结合形成较稳定的物质变成炉渣。 如果加入熔点较高的固化剂，应同时加入助熔剂，以促进固化剂熔化成渣。 铁水脱磷剂通常由氧化剂、固定剂和助熔剂组成，具体成分如下
（1）氧化剂
常用氧化剂有 O2和氧化铁皮，其他的氧化剂如 Fe2(SO4)3、CaSO4的氧化性较 FeO 强，CaCO3的氧化能力较弱。
（2）固定剂
磷被氧化成 P2O5 高温下容易分解，加入 CaO、 Na2CO3等固定剂可固化脱磷效果。
（3）助熔剂
CaF2 和 CaCl2 卤化物都有助熔作用，助熔剂加 入后能与渣中 CaO 反应生成低熔点物质。CaCl2的熔点远远低于 CaCl2，助熔效果明显，脱磷效率提升，但其所产生有毒气体 Cl2 需要处理后才能排放。
4结语
脱磷是转炉炼钢的重要任务之一。判断钢铁品质好坏关键指标就是其中的磷含量。 脱磷效果是否良好决定了产钢是否符合标准。恰当的磷含量能增加钢的强性，但对于大部分的钢来说，磷都是一个有危害的元素，高磷量会使钢的可塑性减弱，可焊性和冲击韧性变低。严格控制脱磷条件“三高一低”。炉外铁水除磷是转炉炼钢除磷的重要方法，可以提高除磷效率，缩短炼钢时间，促进转炉除磷与转炉的配合。
参考文献
[1]王鹏飞.转炉炼钢脱磷工艺理论与实践[J].中国金属通报,2020,(3):61-62.
[2] 潘秀兰 , 王艳红 , 梁慧智 , 等 . 国内外转炉脱磷炼钢工艺分析 [J]. 世界钢 铁 ,2010,10(1):22-24+44.
[3] 黄东长 , 吴光亮 . 转炉粉尘用于转炉炼钢脱磷剂的可行性分析 [J]. 冶金丛 刊 ,2015(3):9-12