.722 北京科技大学学报 第35卷 而在R/(%FeO)相等时，1g CPoS-随着FeO含量增 式中，KP、Ko和Kc-o分别表示反应式(4)、（⑤）和 加先增大后减小，因此在保证化渣良好的情况下， (6)的平衡常数：[%C和[%O]分别为钢液中溶解 为有效脱磷，应控制R/(%Fe0)在0.25~0.45范围 碳、溶解氧的含量，f、fc和fo分别为磷、碳和 内，F0质量分数应控制在10%~20%范围内以保证 氧的活度系数，Pco为量纲一的CO分压 炉渣较高的gCo-,同时在转炉炉后过程中，为 以某厂冶炼F钢为例进行计算，对现有62炉 防止钢液回磷，也应选择高磷酸盐容量lgC0:-的 转炉数据取平均值，F钢转炉终点平均成分见表2. 炉渣. Cao 表2转炉终点成分（质量分数） 0.00 R=(%CaO)/(SiO2) Table 2 Converter end-point composition 令 1.00 A:R/(%FeO)=0.15 C Si Mn P 0 B:R/(%FeO)=0.25 0.036 0.0040.0480.0060.010 0.079 0.25 /18.0 C:R/(%Fe0)=0.35 0.75 D:R/(%Fe0)=0.45 由于反应中有CO2生成，C0分压小于1，据 050 文献报道转炉终点C0分压约为(0.81~1.01)×105 0.50 165 Pa2,因此为简化计算本文取Pco为1.根据Wag- 6.0 0.75 ner模型计算组元的活度系数有fc=0.95,fp=1.04, 0.25 15.5 fo=0.92.图4为1983K时不同磷酸盐容量下钢渣 15.0 间磷分配比与终点碳质量分数的关系.由图4可知， 1.00 FeO -000 0.00 0.25 1.00Si02 在相同磷酸盐容量渣系条件下随着转炉终点碳质量 0.50 0.75 5i0. 分数增加，渣钢间磷分配比降低：而对于相同的转 图31983K下Ca0-Si02-Fe0-10%Mg0渣系等1gCpo 炉终点碳质量分数情况下随着渣系磷酸盐容量的增 线 加，渣钢间磷分配比增加 Fig.3 Iso-lg Cpo-lines of the CaO-SiO2-Fe-10%Mgo 100 slag system at 1983 K % 1gCpo=16.5 1gCno=17.0 2.2渣钢间磷分配比 IgCpo:=17.5 lgCpo:=18.0 钢渣界面氧分压、磷分压以及钢渣界面磷分配 60 比(Lp)分别由下式确定. 550 磷分压： 40 30 1/2P2(g)=P],△G6=-122170-19.25T,Jmol-14 20 10 Kp= [%P]·fp (5) 0.02 0.040.060.080.10 0.12 转炉终点C质量分数/% 氧分压： 图4.1983K时不同磷酸盐容量下钢渣间磷分配比与终点碳 含量的关系 1/202(g)=[0],△G8=-117150-2.89T,Jmol-14 Fig.4 Relationship between Lp and end-point carbon con- Ko [%o]:fo tent for different phosphate capacities at 1983 K (6) P 以该钢厂生产F钢为例，平均钢水质量220 [C+[O]=C0,△G9=-22364-39.63T,Jmol-14, t,炉渣质量22t,根据式(8)，如入炉铁水中磷质 Pco 量分数在0.08%以内，在1983K下终点碳控制在 Kc-o=%C·j·%O]f6 (7) 0.03%~0.05%,要求钢中磷在0.012%以内，必须保 由式（⑤）~(7)得出，磷分配比的计算式如下： 证表观磷酸盐容量对数(gCPo-)在17.3以上.例 如，转炉终点碳含量%C=0.03,lg Cpo:--=17.5时， Lp= (%P) 渣钢间表观磷分配比Lp=84.9,假设石灰、白云石 [%P] Cpo-·P8f 等造渣剂不带入磷，钢渣反应达到平衡后，钢中的 =0.326× Km·K哈5.K·5%C2 磷可降至0.00843%：如1gCpo-=18.0,则钢渣间 (8) 表观磷分配比Lp=268.4,较gCpo-=17.5时表观· 722 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 而在 R/(%FeO) 相等时，lg CPO3− 4 随着 FeO 含量增 加先增大后减小，因此在保证化渣良好的情况下， 为有效脱磷，应控制 R/(%FeO) 在 0.25∼0.45 范围 内，FeO 质量分数应控制在 10%∼20%范围内以保证 炉渣较高的 lg CPO3− 4 ，同时在转炉炉后过程中，为 防止钢液回磷，也应选择高磷酸盐容量 lg CPO3− 4 的 炉渣. 图 3 1983 K 下 CaO-SiO2-FeO-10%MgO 渣系等 lg CPO3− 4 线 Fig.3 Iso-lg CPO3− 4 lines of the CaO-SiO2-FeO-10% MgO slag system at 1983 K 2.2 渣钢间磷分配比 钢渣界面氧分压、磷分压以及钢渣界面磷分配 比 (LP ) 分别由下式确定. 磷分压： 1/2P2(g) = [P], ∆G Θ = −122170−19.25T, J·mol−1[4] , KP = [%P] · fP P 1/2 P2 . (5) 氧分压： 1/2O2(g) = [O], ∆G Θ = −117150−2.89T, J·mol−1[4] , KO = [%O] · fO P 1/2 O2 . (6) [C] + [O] = CO, ∆G Θ = −22364−39.63T, J · mol−1[4] , KC-O = PCO [%C] · fC · [%O] · fO . (7) 由式 (5)∼(7) 得出，磷分配比的计算式如下： LP = (%P) [%P] = 0.326 × CPO3− 4 · P 2.5 CO · fP KP · K2.5 O · K2.5 C-O · f 2.5 C · [%C]2.5 . (8) 式中，KP、KO 和 KC-O 分别表示反应式 (4)、(5) 和 (6) 的平衡常数；[%C] 和 [%O] 分别为钢液中溶解 碳、溶解氧的含量，fP、fC 和 fO 分别为磷、碳和 氧的活度系数，PCO 为量纲一的 CO 分压. 以某厂冶炼 IF 钢为例进行计算，对现有 62 炉 转炉数据取平均值，IF 钢转炉终点平均成分见表 2. 表 2 转炉终点成分 (质量分数) Table 2 Converter end-point composition % C Si Mn S P O 0.036 0.004 0.048 0.006 0.010 0.079 由于反应中有 CO2 生成，CO 分压小于 1，据 文献报道转炉终点 CO 分压约为 (0.81∼1.01)×105 Pa[12]，因此为简化计算本文取 PCO 为 1. 根据 Wag￾ner 模型计算组元的活度系数有 fC=0.95，fP=1.04， fO=0.92. 图 4 为 1983 K 时不同磷酸盐容量下钢渣 间磷分配比与终点碳质量分数的关系. 由图 4 可知， 在相同磷酸盐容量渣系条件下随着转炉终点碳质量 分数增加，渣钢间磷分配比降低；而对于相同的转 炉终点碳质量分数情况下随着渣系磷酸盐容量的增 加，渣钢间磷分配比增加. 图 4 1983 K 时不同磷酸盐容量下钢渣间磷分配比与终点碳 含量的关系 Fig.4 Relationship between LP and end-point carbon con￾tent for different phosphate capacities at 1983 K 以该钢厂生产 IF 钢为例，平均钢水质量 220 t，炉渣质量 22 t，根据式 (8)，如入炉铁水中磷质 量分数在 0.08%以内，在 1983 K 下终点碳控制在 0.03%∼ 0.05%，要求钢中磷在 0.012%以内，必须保 证表观磷酸盐容量对数 (lg CPO3− 4 ) 在 17.3 以上. 例 如，转炉终点碳含量 [%C]=0.03，lg CPO3− 4 =17.5 时， 渣钢间表观磷分配比 LP=84.9，假设石灰、白云石 等造渣剂不带入磷，钢渣反应达到平衡后，钢中的 磷可降至 0.00843%；如 lg CPO3− 4 =18.0，则钢渣间 表观磷分配比 LP=268.4，较 lg CPO3− 4 =17.5 时表观