转炉炼钢过程中渣中MgO含量对脱磷的影响

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1、转炉炼钢过程中渣中MgO含量对脱磷的影响摘要在这项研究中，利用修正后的理想溶液模型Kozherov和热力学包FactSage分析渣中MgO的含量对磷的分配比率的影响及转炉炼钢过程中渣中MgO的平衡溶解度。热力学分析表明终渣中MgO的含量应大于5%，使得渣中MgO含量饱和和耐火材料的化学磨损最小化。然而，随着MgO的含量提高，磷分配比大幅降低。工业上采用80t顶底复吹转炉测试表明，由于热力学和动力学的原因，当终渣中MgO的平均含量从7.0%增加到9.8%时磷的分配比有显著下降从120.7到75.7。

2、通过优化MgO的间含量在6%至8%之间，脱磷效果和耐火材料的磨损达到最优。关键词：转炉炼钢，磷分配比，热力学，动力学，MgO含量介绍磷可以使钢在热处理容易脆化,对机械性能有不利影响。除磷是顶底复吹氧气转炉一项重要的冶金功能，因为接下来的二次精炼不能够除磷。然而，当铁水含磷量高(大约0.2%)，仅用转炉冶炼低磷钢(0.06-0.015%）是一个特别具有挑战的问题。镁质白云石通常被加入炉内使渣中MgO含量饱和减少对镁质耐火炉衬的化学磨损。然而有研究表明增加渣MgO含量对除磷有不利影响。一方面，脱磷率主

3、要由渣中传质过程能控制，并且MgO的加入可以提高渣的熔点、粘度，导致脱磷动力学条件变差。另一方面，氧化镁是碱性氧化物，其脱磷能力弱于CaO。因此，MgO的存在可以降低炉渣中CaO和FeO含量，导致磷分配比Lp（Lp= （重量%）/[重量%]）下降，介于钢渣和钢液之间。EK等人用钼坩埚检查在FeO含量低的CaO–SiO2–FeO–MgO–MnO渣系中MgO含磷能力的影响。MgO含量对平衡LP的影响可以从他们得到的数据推断出来，并发现，在一个相对固定的R（3.80–3.88，R = 质量%的CaO/质

4、量%的SiO2）内。随着MgO含量从0.6%提高到12%而Lp从18下降到13。另外，由于MgO含量的增加导致Lp大幅降低也可从杨等人的工业试验数据观察，虽然他们不了解MgO含量对Lp的影响。从数据中可看出，Lp大幅降低至90而氧化镁含量从6%升高至9%。然而，该研究由MgO含量的变化对脱磷效率的影响仍需进一步研究。在这项研究中，对渣中MgO含量对Lp在渣钢间的影响，以及炉渣中MgO的平衡溶解度进行了系统研究，并得到渣中MgO含量的最佳值确保获得较好的脱磷效果。最后，工业试验进行优化渣中MgO含量

5、保证钢水中磷水平降低到满足低磷钢等级0.015%最大的要求。脱磷的热力学分析磷分配比测量值与计算值的比较各种炉渣和钢水之间磷的平衡已被广泛研究，而这些研究开发的相关预测Lp作为矿渣的化学成分和温度的函数，如表1。表1。相关文献报道的磷分布预测模型在转炉炼钢脱磷渣金界面反应可以描述为①②ai表示i在渣或钢液中活度，fi和wi分别表示i在钢中溶解组分的活度系数和质量百分比， γi和xi分别表示i在渣中组成部分的活度系数和摩尔分数。K是平衡常数的方程（1），它可以来自③④⑤⑥磷和氧的活度系数可用相互作用

6、参数计算⑦Eip表示溶质i的相互作用参数在液相铁中溶解⑧Eio表示溶质i的相互作用参数与液态铁中溶解氧的相互作用参数在目前的工作中，P2O5和FeO的活度系数采用修正后的kozheurov正规溶液模型估计，被认为是确定转炉渣中P2O5和FeO的有效系数的方法，从而磷的分配比Lp可以利用公式②计算得出。一般情况下，转炉终渣主要由CaO、SiO2、FeO、MgO和少量的MnO、P2O5组成。为了验证修改后的kozheurov正规溶液模型的准确性，在1550–1650°C温度范围内，许多文献中的数据被计

7、算和比较，如图1和2。从如图1和2a可知P2O5、FeO的活度系数和目前预测的Lp在很宽的范围内，文献炉渣成分与实测值比较吻合。图2b显示目前预测的Lp和（表1）中的四种模型模型与Lp的理论值的比较，实验数据与图2a一样。显然，在目前的工作更多的是在预测值与其他四种模型的理论值比较。因此，修改后的kozheurov正规溶液模型可以用来测量大概的Lp。图1在1550°C到1650°C温度范围内通过修正后的kozheurov正规溶液模型计算的Lg γP2O5和Lg γFeO值与测量值的比较图2(a)比

8、较在1550°C到1650°C温度范围Lg Lp理论值和通过修正后的kozheurov正规溶液模型计算值(b)比较LgLp理论值与五磷分布预测模型得到的计算值（表1）包括修正后的kozheurov正规溶液模型MgO含量对磷分配比的影响在两种不同的假设条件下，分析了MgO含量对Lp的影响，如图3和4所示，与相对应的P2O5和FeO的活度系数比较。应该注意的是，在这里使用的温度为1650°C，由于出钢的实际温度非常接近这个值。图3实验1MgO对Lp的影响及相应的P2O5和FeO的活度系