yandex.metrica
Электрометаллургия

Дефосфорация стали

Фосфор, содержащийся в готовой стали, чаще всего является вред­ной примесью и ухудшает служебные свойства металла. При кристал­лизации слитков или отливок фосфор сильно ликвирует и выделяется в межзеренном пространстве, образовавшаяся при этом неоднородность плохо ликвидируется методами термической обработки. Богатые фос­фором хрупкие прослойки в межзеренном пространстве снижают пла­стические свойства стали, особенно при низких температурах (явле­ние, получившее название хладноломкость). В сталях с повышенным содержанием углерода вредное влияние фосфора проявляется сильнее. Поэтому содержание фосфора в готовой электростали не должно пре­вышать 0,03 5… 0,040 %; а в высококачественных сталях — 0,020 %.

В то же время шихтовые материалы содержат довольно большое количество фосфора: чугуны класса А < 0,15 %, класса Б < 0,20, класса В < 0,30; лом углеродистых сталей — 0,035…0,050, ферроспла­вы — до 0,05, ферромарганец — до 0,2 %.

При выплавке электростали фосфор обычно удаляется из металли­ческого расплава в виде оксида в результате взаимодействия с кисло­родом металла, шлака, газовой фазы и связывается в основном шлаке в прочные соединения типа 4СаO ·Р2O5 по суммарному уравнению

2[Р] + 5 (Fе2O) + 4СаО → 4(СаО • Р2O5) + 5Fе . Реакция идет с выделе­нием значительного количества тепла преимущественно на границе раздела шлак-металл. Процесс дефосфорации металла в сталеплавиль­ных агрегатах достаточно хорошо изучен и описан в специальной и учебной литературе. Поэтому ниже приводятся лишь чисто практические рекомендации по ведению дефосфорации и подчеркнуты особенности этого процесса применительно к различным маркам стали и типам электросталеплавильных печей.

В общем случае условиями для быстрого и успешного проведения дефосфорации стали являются:

  • наличие окислительной атмосферы в печи;
  • наличие жидкоподвижного основного окислительного шлака, высокая активность оксидов железа и кальция в шлаке;
  • быстрое формирование такого шлака;
  • большая поверхность контакта металла и шлака;
  • относительно невысокая температура ванны;
  • небольшая активность соединений фосфора в шлаке, получаемая путем обновления шлака;
  • оптимальное количество шлака.

Проведение дефосфорации усложняется при высоком содержании углерода, марганца и кремния в расплаве, так как кислород металла, шлака и газовой фазы в первую очередь расходуется на окисление этих примесей и лишь потом — на окисление фосфора. Поэтому при исполь­зовании большого количества чугуна в шихте могут наблюдаться оп­ределенные трудности с дефоcфорацией металла, особенно в старых маломощных печах.