磷是钢中主要的有害杂质之一,需要在炼钢过程中脱除。有氧化脱磷和还原脱磷两种。
在实际生产中一般采用氧化脱磷工艺,反应式是:
2[P]+5[O]→P2O5(气)
式中[P]、[O]为钢液中的磷、氧。钢液氧化脱磷反应的热力学条件是较低的温度、高的碱度、高的氧化性;反应的动力学条件是保证合适的温度,搅拌熔池,加速流动、加速传质,采用喷粉喂线等方法促使钢渣充分接触。
合适的炉渣对于钢液脱磷非常重要。炼钢过程中的脱磷操作是在熔池温度升高之前加石灰等造高碱度的脱磷渣,调节吹氧参数或加入氧化剂以控制炉渣的氧化性。熔池中的磷在较低的温度下先与碳氧化脱除,金属熔池中的磷被氧化为五氧化二磷,熔于高碱度、高氧化性的炉渣中,最终产物为相应的磷酸盐。在冶炼低磷钢以及铁合金脱磷的工艺中,也使用苏打渣和氧化钡渣作脱磷剂。
还原脱磷工艺主要用于高合金钢的脱磷,目的是提高合金的收得率。还原脱磷中磷被还原成负三价,以磷化物的形式进入炉渣中或气化去除。还原脱磷的优点是可以避免合金元素氧化损失;缺点是负三价磷与大气中的湿气相作用,将生成剧毒的化合物,严重污染环境、危害人身,所以应用较少。
由于钢铁冶金流程结构的优化,钢液脱磷发展了在铁水预处理环节进行脱磷的技术。其后又发展了脱磷冶炼-脱碳冶炼的双联工艺,并得到很好的实用效果,特别是对于冶炼超低磷钢。