1.1 脫磷反應(yīng)

1.1.1 磷元素在不銹鋼中的作用

磷是非碳化物形成元素，它在鋼中的存在形式主要是溶于鐵素體。在諸多置換固溶體形成元素中，磷的固溶強(qiáng)化能力最大，其固溶強(qiáng)化效應(yīng)是硅的7倍，是錳的10倍。在低碳鋼中，每增加0.01%的磷，其屈服強(qiáng)度可提高4.1~5.5MPa。對(duì)于耐腐蝕鋼，磷元素還可提高鋼材在大氣中的耐腐蝕性。

同時(shí)，作為鋼中有害元素之一，磷會(huì)降低鋼材的朔性和韌性以及可焊性，即在鋼條焊接時(shí)，使焊縫出現(xiàn)“冷脆現(xiàn)象”，降低鋼的沖擊韌性。為保證鋼材質(zhì)量，一般要求不銹鋼中磷含量控制在0.035%以下. 在電爐煉鋼生產(chǎn)中，除了某些有特殊性能要求的鋼種外，磷作為有害元素被去除。

1.1.2 脫磷的熱力學(xué)條件

通常認(rèn)為，磷在鋼中是以[Fe₃P]或[Fe₂P]形式存在煉鋼過程的脫磷反應(yīng)在金屬液與熔渣界面進(jìn)行。在煉鋼條件下，脫磷效果可用熔渣與金屬液中磷濃度的比值來(lái)表示，該比值稱為磷的分配系數(shù)。分配系數(shù)越大說(shuō)明熔渣脫磷能力越強(qiáng)，脫磷越徹底。

脫磷主要有兩種理論，一種是分子理論，另一種是離子理論。脫磷的有利條件為：（1）低溫；（2）高堿度；（3）高氧化鐵；（4）渣量大的爐渣。

1.1.3 脫磷的動(dòng)力學(xué)條件

   P在鋼水中氧化反應(yīng)的活化能為33.5kJ/mol，在煉鋼溫度下，界面脫磷反應(yīng)速度較快:因煉鋼配料多采用低磷廢鋼，因此[P]向渣-鋼界面擴(kuò)散傳質(zhì)成為脫磷過程的主要限制性環(huán)節(jié)。

氧化期脫磷操作關(guān)鍵是強(qiáng)化傳質(zhì)過程，從而提高脫磷速度。為此，在實(shí)際操作中，氧化期要保證一定的脫碳量和合適的脫碳速度，通過碳氧反應(yīng)加強(qiáng)鋼液攪拌，增大渣-鋼接觸面積，加快傳質(zhì)速度，促進(jìn)脫磷反應(yīng)順利進(jìn)行。

1.1.4 影響脫磷反應(yīng)的因素

   主要影響因素為：

（1）氧化性；

（2）爐渣堿度；

（3）溫度；

1.1.5 返磷現(xiàn)象及其預(yù)防

    氧化前期脫磷是在略高于熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的，在該溫度下，渣鋼間的脫磷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。而氧化后期濕度升高，鋼中的磷含量反面會(huì)增加，即為返磷現(xiàn)象。返磷現(xiàn)象從氧化后期直到還原期結(jié)束都會(huì)出現(xiàn)，產(chǎn)生返磷現(xiàn)象的主要原因有:

（1）或者礦石和石灰的Feo和Cao含量低，渣的堿度不能滿足脫磷的要求，因此無(wú)法達(dá)到預(yù)期的脫磷效果;

（2）原始含量高，操作不嚴(yán)格，未達(dá)到脫磷條件;

（3）不徹底在渣線、爐和爐頂?shù)难趸跔t溫升高后，回淌到鋼液內(nèi)，氧化渣內(nèi)的P₂0₅重新返回鋼液中;

（4）生鐵或鐵合金的加人可能會(huì)帶入一部分磷。

為了避免或減少返磷現(xiàn)象的出現(xiàn)，在生產(chǎn)中可以采用以下措施:

（1）流渣或扒出部分高磷爐渣;

（2）防止高溫鋼液出鋼;

（3）無(wú)渣出鋼，避免下渣;

（4）提高脫氧前或出鋼后的爐渣堿度。