文档介绍：炼钢中脱磷的研究
—般情况下，磷是钢材中的有害成分，使钢具有冷脆性。磷能溶于a-Fe中可达1.%),固溶并富集在晶粒边界的磷原子使铁素体在晶粒问的强度大大增高，从而使钢材的室温强度提高而脆性增加，称为冷脆。但含磷铁水的流动性好。【1】3钢渣在微波场中还原脱磷
微波技术在加热高电介质耗损原料方面是一种简单而有效的方法,在冶金还原领域有着广阔的应用前景。相较于传统加热还原工艺需要较高的温度和损耗,具有体积性加热、选择性加热、非接触性加热、即时性等加热特性的微波场在较低温度下能够提供更多的热量。因为通过渣料表面点位与微波能的强烈作用,物料表面点位选择性被很快加热至很高温度。铁氧化物是一种高微波响应材料,而且如果Fe3+/(Fe+F少的比率在一个合适的范围内，钢渣能得到有效加热，碳质微粒物质具有良好的微波吸收特性,有利于迅速加热原料。
实验表明钢渣为微波的良吸收体，如图3所示，当时间达到15~20min时，纯渣料及各
配碳量条件下的结构示意图
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图3物料的微波升温曲线
图1微波冶金试验炉
物料温度均达到1000e并呈线性稳定增加。还原结果如图表4所示，温度对还原反应的影响很大，随着温度的上升，脱磷率稳定增加。%。当温度达到
1200e时，渣料中出现大量直径小于1mm的金属颗粒，并且呈均一弥散分布。由此证明微波
体无温度梯度的加热方式使其中不同位置的物料获得均一稳定的加热特性。当温度达到
1300e时，渣料中即出现易从渣相分离出的直径在10~20mm的大颗粒金属球.
碳热还原钢渣的反应机理是:Ca3(PO4)2+5C=3CaO+1/42P+5CO该反应在超过
lOOOe时能自发进行，传统工艺中温度达到1400e才能迅速反应。微波场中当温度达到1200e脱磷率就已经达到85%以上。所实验表明，较传统加热工艺，微波促进钢渣脱磷，使得还原脱磷反应在低温下得以实现。
90
781111
100011001200130014001500
温度/・c
图4温度对脱磷率的影响
实验表明Ceq对还原反应的影响显著。在微波场中升温到1300e保温20min检测发现，随着碳当量的增加，渣中铁和磷含量降低，脱磷率增加。如图6,当Ceq=1时，即体系中的还原剂刚好够还原钢渣氧化物所用，由于体系开放，部分碳质还原剂在空气环境下微波辐射氧化消耗，使得还原剂的有效参与率降低,从而导致脱磷率较低。随着Ceq增加，当Ceq=3时，碳还原反应剧烈，C0气泡从坩埚界面和料面不断冒出，遇空气燃烧剧烈，此时的脱磷率达到8619%。实验发现配碳量较高情况下气化脱磷占总脱磷率比重很大。主要由于高还原剂条件下产生大量CO气体，C0上升过程将更多P(g)带出，促进了磷的气化逸散。此外，微波加热在1300e下即可较充分的发生还原反应，此温度尚未产生宏观熔池，为固固相反应,料柱松散，磷蒸汽逸散阻力小，易被CO气体携带出体系。上述结果表明，钢渣的还原效果很大程度上还是受还原剂的影响，碳当量越高，铁和磷在渣铁间的分配比越小，金属聚集阻力和磷的气化阻力越小，即高碳当量有利于磷的还原和迁移。但过高的碳当量在反映出其对于体系升温有负面影响。所以选择合适的过量碳当量是必要的。本次实表明，2~3倍碳当量既能返祖快速升温启动和促进脱磷反应，又能避免碳资源的浪费。为研究保温时间对还原效果的影响，在1300e,3Ce条件下，，结果如图7。实验证明，保温时间越长，渣相中出现Fe2C合金球直径越大，可回收金属量越大，脱磷率也越高。这说明适当延长保温时间，能提供更长时间和更多热量促进金属球的聚集长大，利于合金采集和回收。
实验结果表明，转炉钢渣为微波的良吸收体可在20min被迅速加热至1000e以上。微波加热能促进钢渣的还原反应，实现钢渣在
1400e以下的低温还原脱磷。平均脱磷率达85%以上，最优可达9115%。
微波碳热还原钢渣反应生成的Fe2C合金球，最大直径可达18mm,易从渣中提取。其余呈均一弥散分布于残渣中，直径大多在3mm以下，需筛分与渣相分离。
在1100e~1400e低温范围内，钢渣脱磷率随温度升高而增大，1100e时脱磷率达到80%,1400e时脱磷率增高至8715%。适当增加保温时间，更利于还原反应的进行。
钢渣的还原效果很大程度受还原剂影响。金属收得率和脱磷率随着碳当量Ceq的增加而增加，1Ceq时脱磷率67%,%。【2】
4预熔脱磷剂进行铁水脱磷的实验
(CaO)/w(Fe2O