D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.004 第24卷第5期 北京科技大学学报 VoL.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 不锈钢氧化法脱磷的热态模拟 赵俊学傅杰 王平 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要在热力学计算的基础上，利用10kg感应炉模拟电弧炉进行了不锈钢脱磷试验，讨论 了不锈钢脱磷的工艺要点，建议温度为1600℃的水平时，脱磷碳含量应大于1.55% 关键词不锈钢脱磷：碳含量：工艺 分类号TF713 不锈钢的脱磷研究报道中，一般认为适当 氧活度范围也变大，可以用此碳含量范围来表 提高碳含量有利于氧化脱磷，但对合适的碳含 示氧活度范围.所以A,C点之间的碳含量变化 量范围尚未形成一致的看法，本文在热力学 [C]e-[C],可以表示脱磷的工艺可行性，此值越 计算的基础上，在感应炉上进行了电弧炉内脱 大，说明可脱磷的工艺跨度（包括从生铁冶炼到 磷的工艺热态模拟试验 精炼的所有工序)越大.在有些情况下，[C]<0, 可以参考[C]和[C]的值对工艺可行性进行判 1不锈钢氧化脱磷的热力学分析 定.C点和B点之间，[C],P]均优先于[C]而氧化， 利用有关的热力学研究成果5-和计算机技 即使工艺过程氧势波动，[C]可得到有效的保 术，建立了与工艺过程符合的热力学分析模型. 护，这一区域是理想的脱磷区域.不锈钢氧化脱 利用该模型计算了18-8不锈钢液中[C],[C,[P] 磷的[C]应控制在碳一铬和碳一磷竞争氧化的两 与CaO-BaO渣中氧化物平衡的氧活度曲线，如 个临界点之间，即点B和C之间.为了便于操 图1所示. 作，此最佳[C]的范围对应的氧活度范围应有一 定的宽度，如太窄则给脱磷操作带来困难. 0.5 -1.0 [C]-[o]平衡 此外，冶炼过程中，在此区间内，脱碳速度 -1.5 …[C]-[O]平衡 应控制小一些.供氧强度、温度、合金成分和脱 -PI-[O平衡 -2.0 磷剂等条件都会不同程度地影响此最佳[C]的 1550℃，(P,0)=0.3% 02.5 B 范围和钢液成分保持在这一范围内的时间.低 -3.0A 温、高碳和采用脱磷能力较强的脱磷剂（如BaO -3.5 基渣系)都有利于增大此最佳[C]控制范围.从 4.0 而有利于不锈钢的脱磷 0 1 3 4 [C]/% 2试验方案 图1碳、铬、磷的竞争氧化 2.1工艺和原材料选择 Fig.1 Preferential oxidation of [C],[Cr]and [P] 对不锈钢氧化脱磷的工艺研究目前主要是 图中A,B,C点分别为[Cr]-P],[C]-[Cr]和 在实验室进行的，而部分工业规模的研究报道 P]-[C]选择性氧化转化点.由图1可以看出，在 是在AOD炉内进行的.不锈钢弱氧化脱磷主要 A和C点之间的[C]范围，可以满足氧化脱磷的 采用如图2工艺. 热力学条件.由于脱磷碳含量范围和氧活度范 为考察在电弧炉条件下脱磷状况，试验在 围有明显的对应关系，脱磷碳含量范围变大时， 开放气氛下进行.选用20%Ca0-55%Ba0-20% 收稿日期200108-14赵俊学男，39岁，副数授 CaF-5%CrO脱磷渣为基本渣系，所用原材料第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 不锈钢氧化法脱磷的热态模拟 赵俊学 傅 杰 王 平 北京科技大学冶金学院 ， 北京 摘 要 在热力学计算的基础 上 ， 利用 感应 炉 模拟 电弧炉进行 了不锈钢脱磷试验 ， 讨论 了不锈钢脱磷 的工艺要点 ， 建议温度为 ℃ 的水平时 ，脱磷碳含量应 大于 关键词 不锈钢脱磷 碳含量 工艺 分 类号 不 锈钢 的脱磷研究报道 中 ， 一般认为适 当 提高碳含量有 利 于 氧化脱磷 ， 但对合适 的碳含 量范 围 尚未 形 成一致 的看法 「 ， 本文 在热力 学 计算 的基础 上 ， 在 感应炉 上 进行 了 电弧炉 内脱 磷 的工艺热态模拟试验 不锈钢氧化脱磷的热力学分析 利用 有 关的热力 学研究成果 〔洲和计算机技 术 ， 建立 了与工艺过程符合 的热力 学分析模型 利用 该模型 计算 了 一 不 锈钢液 中 ， ， 与 一 渣 中氧化物平衡的氧活度 曲线 ， 如 图 所示 一 平衡 一 一 平衡 一 一 〔 平衡 ℃ ， ‘ 氧活 度 范 围也变 大 ， 可 以用 此碳含量 范 围来 表 示 氧活度 范 围 所 以 ， 点之 间 的碳含量 变化 』。 一 ， ， 可 以 表示 脱磷 的工艺可 行性 ， 此值越 大 ， 说 明可脱磷的工艺跨度 包括从生铁冶炼到 精炼 的所有工序 越 大 在 有些情况 下 ， 厂 ， 可 以 参考 汇 。 和 ， 的值对工 艺 可 行性 进行判 定 点和，点之间 ， 〔 ，「均优先于「」而氧化 ， 即使工 艺过程氧势波动 ， 〔 可 得 到有 效的保 护 ， 这 一 区域是理想 的脱磷 区域 不锈钢氧化脱 磷 的 应控制在碳 一 铬和碳 一 磷竞争氧化 的两 个 临 界点之 间 ， 即点 和 之 间 为 了便于 操 作 ， 此最佳 的范 围对应 的氧活 度 范 围应有一 定 的 宽度 ， 如太 窄则 给脱磷操作带来 困难 此外 ， 冶炼过程 中 ， 在此 区 间 内 ， 脱碳 速度 应控制小一些 供氧强 度 、 温度 、 合金成分和 脱 磷剂 等条件都会不 同程度地 影 响 此最佳 「 的 范 围和 钢 液成分保持在这一 范 围 内的时间 低 温 、 高碳和 采用 脱磷能力较强 的脱磷剂 如 基渣 系 都有利 于增 大此最佳 〔 控制范 围 从 而有 利 于 不 锈钢 的脱磷 夕﹄、亡飞﹃ 刁 才 一爷谈 一 屯共 一勺切 图 碳 、 铬 、 磷的竞争氧化 【 】 ， 】 【 图 中且 ， 刀 ， 点分别为 卜 ， 一 和 〕 一 选择性氧化转化点 由图 可 以看 出 ， 在 和 点之 间的 范 围 ， 可 以 满足 氧化脱磷 的 热力学 条件 由于 脱磷碳含量 范 围和 氧活度范 围有明显 的对应关系 ， 脱磷碳含量范 围变大时 ， 收稿 日期 加 刁 一 赵俊学 男 ， 岁 ， 副教授 试验方案 工艺和原材料选择 对不锈钢氧化脱磷 的工 艺研究 目前主要是 在 实验室 进 行 的 ， 而部分工业规模 的研究报道 是在 炉 内进行 的 不 锈钢 弱 氧 化脱磷主要 采 用 如 图 工艺 为考察在 电弧炉 条件下 脱磷状况 ， 试验在 开放气氛下 进行 选用 一 一 几。 ， 脱磷渣 为基本渣 系 ， 所用原材料 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．004