本頁關鍵詞：Q295GNH耐候板知識
近年來，為減少煉鋼過程中渣量和提高反應效率，實施了鐵水預處理。其中脫磷處理是主要的工藝，至今已進行了許多研究。在以往的研究中，從環保的觀點出發，進行了把轉爐鋼渣再利用于鐵水預處理的試驗，可提高渣-鐵水界面的氧活度，有利于脫硅，還可用于脫磷。
脫磷劑一般使用蘇打系和石灰系熔劑。目前主要是使用在石灰系熔劑中添加CaF2或CaCl2等化渣促進劑的混合熔劑，這種脫磷劑廉價且好用，但是，由于將來對鹵化物排放的限制，因此希望開發出不含鹵化物的熔劑?；诖艘?，本研究分別采用以往研究中認為有助于脫磷的轉爐渣和鐵酸鈣進行實驗，對脫磷效果進行了比較研究，并采用偶合反應模型進行速度解析，研究反應機理。
1 實驗方法
在鋁制塔曼坩鍋中裝入大約120g金屬試料，在氬氣氛下進行加熱熔化。首先，對初期金屬分析試料進行取樣。接著，把渣試料添加在金屬熔液上，并以此時作為反應開始時間，然后對以規定時間間隔取樣的金屬試料進行分析，求出鐵水中各元素隨時間的變化。實驗結束后，在對包括坩鍋在內的渣試料進行急冷后，對渣試料進行取樣。
金屬試料是把電解鐵、石墨、硅鐵、磷鐵和硫化鐵按一定量添加、預先熔化而成，其基本組成為Fe-4.5%C-0.3%Si-0.1%P-0.07%S。A渣是使用普通鐵水時的轉爐渣，B渣是使用脫磷鐵水時的轉爐渣，C、D渣是在脫磷鐵水的B渣中分別添加20%和50%氧化鐵(FeO)。實驗用鐵酸鈣有3 種：一種是根據鐵酸鈣(CaO.Fe2O3，2CaO.Fe2O3，3CaO.Fe2O3)的組成，把碳酸鈣(CaCO3)和三氧化二鐵(Fe2O3)作為試劑添加，制成大約2g重的顆粒，在1175℃燒結而成的鐵酸鈣；另一種是只混合粉末，按顆粒狀成型的鐵酸鈣；再一種是將生石灰(CaO)和三氧化二鐵混合制成顆粒狀的鐵酸鈣。
2 實驗結果和研究
添加渣后，在脫碳的同時，Si發生氧化。由于渣中磷含量相當高，因此單獨使用A渣時會發生回磷。另外，MnO也會同時進行還原反應。在渣中FeO和MnO含量減少、界面氧位勢下降的反應后期，能看見若干的脫硫。
為調查氧化能力的影響，根據在B渣中添加FeO后，FeO含量不同的渣所產生的脫硅、脫磷和脫碳行為可知，在FeO含量基本相同的A渣和B渣中幾乎看不到脫硅的差異，但在脫磷方面，渣中P含量低的B渣能抑制回磷，而且在FeO添加量為20%和50%(C渣和D渣)的情況下，在促進脫硅反應的同時，能進行脫磷反應。這是因為界面的氧位勢從反應初期就保持很高的緣故，由此可知只要供氧充足，用轉爐渣也能進行脫磷。
為弄明脫硅處理后殘余Si的影響，根據初期Si含量變化時的情況可知，隨著初期Si含量的下降，脫硅反應的停滯時間會提早，脫碳量也僅增加一點點，而脫磷速度卻增大。當初期Si含量為零時，雖然可期待能進一步促進脫磷，但當初期Si含量為0.1%，脫磷情況幾乎相同。
根據以往的結果可知，由于供氧速度對脫磷影響很大，因此還對采用偶合反應模型進行速度解析所得的界面氧活度(Henry標準)隨時間變化的情況進行了研究。結果可知，隨著初期Si含量的減少，脫磷是在Si含量更高的情況下開始。另外，脫磷開始時界面氧活度的值都在0.0006左右。尤其是在添加FeO的實驗(No.D-1)和使用鐵酸鈣的實驗(No.CF-2和C2F-2)中，脫磷從反應開始時就進行，這是因為界面的氧活度從反應初期就保持在很高的緣故。因此可知，保持界面高的氧活度對脫磷是很重要的。
關于采用鐵酸鈣作脫磷劑時的情況，研究了采用CaO.Fe2O3(下稱CF)、2CaO.Fe2O3(下稱C2F)、CaO與Fe2O3混合比為3∶1時的渣(下稱C3F)和采用轉爐B渣時的脫碳、脫磷行為。金屬組成為Fe-4.5%C-0.1%P-0.07%S。結果可知，盡管脫磷劑的添加量少，但使用CF、C2F和C3F時的脫磷效果比使用轉爐渣好。另外，根據CF、C2F和C3F的比較可知，CaO含量高的C2F和C3F的脫磷效果更好，并能抑制脫碳反應。脫碳反應受FeO的供給速度支配，且CaO越高，渣中P2O5越大，因此可以認為C2F和C3F能抑制脫碳反應和回磷。另外，C2F和C3F的脫磷速度比CF慢，這是因為C2F和C3F的熔點高，化渣性變差的緣故。
另外，在反應后期實測值和后文的速度解析值有偏差。雖然原因還不能定論，但根據速度解析，推測這是因為渣是均勻的熔融體，不會發生飛濺等，利用3CaO.P2O5的生成和造渣后一部分渣在坩鍋壁的粘附等可以抑制回磷的緣故。
根據CaO和Fe2O3混合形態的影響可以看出，Fe2O3和生石灰(CaO)或碳酸鈣(CaCO3)混合的渣比燒結CF更有利于脫碳和脫磷，但反應初期的脫碳和脫磷行為基本相同?？梢哉J為這是由于渣會因碳酸鈣的分解反應而吸熱，反應界面的溫度會下降的緣故。由于混合生石灰的渣和混合碳酸鈣的No.CF-13渣的脫磷行為幾乎沒什么差別，因此認為起影響作用的是熔劑的形態。與CF時的況一樣，即使是在C2F中只混合試劑的渣，也能看到其脫碳、脫磷效果比燒結的CF好。
在促進脫磷反應的C2F中，幾乎看不到初期Si含量對脫碳反應的影響。與使用轉爐渣時的情況一樣，當金屬中的初期Si含量低時，有利于脫磷，但當初期Si含量降至0.2%時，脫磷行為幾乎沒有差別。
根據使用初期組成Fe-4.5%C-0.3%Si-0.1%P-0.07%S的金屬和CF、C2F及轉爐渣C時，Si、C和P隨時間變化的情況可知，脫碳反應沒什么差別，隨著FeO含量的升高，會促進脫硅。另外，CF和C2F的反應比轉爐渣快，其脫磷行為基本相同。因此，在脫磷中考慮供氧量和堿度的平衡是很重要的?！?/p>
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