Навигация

Ссылки друзей

    Мониторы hyip сервис проверка hyip.
Металлургия » Металлургия стали » Окисление и восстановление фосфора

Окисление и восстановление фосфора

 (голосов: 0)
Окисление и восстановление фосфора

В рудах фосфор всегда сопутствует железу, часто в больших количествах. В процессе восстановительной плавки рудного материала весь фосфор шихты переходит в чугун. Минимальное содержание фосфора в чугуне составляет 0,1-0,2%, максимальное 2-2,5%.
Повышенное содержание фосфора снижает пластичность металла (особенно ударную вязкость), также ухудшает прочность (предел прочности), пластичность и свариваемость нагретого металла.
В подавляющем большинстве случаев фосфор является вредной примесью стали, его содержание в металле особо ответственного назначения должно составлять не более 0,005-0,010%.
В шихту сталеплавильных печей фосфор попадает в основном из чугуна. Некоторое количество фосфора может попасть в шихту из лома, а также из ферросплавов.
Растворенный в металле фосфор может окисляться кислородом:
а) содержащимся в газовой фазе: 4/5[P ] + О2 раз = 2/5 (P2O5); ΔG0 = -619 280 + 175Т;
б) содержащимся в окислах железа шлака: 4/5 [Р] + 2 [FeO] = 2/5(P2O5)+ 2Fe; ΔG0= -143 050 + 66Т;
в) растворенным в металле: 4/5 [Р] + 2 [O] == 2/5 (P2O5) ΔG° = -385 220 + 170Т.
Знак «плюс» перед энтропийными членами в уравнениях свободной энергии свидетельствует о том, что при повышении температуры могут создаться благоприятные условия для восстановления фосфора.
Одной из основных реакций дефосфорации металла в сталеплавильных процессах является образование пентаоксида фосфора главным образом по реакции: 2[Р] + 5(FeO) = (P2O5) + 5[Fe]. Однако P2O5 термически неустойчив и при температурах сталеплавильных ванн в свободном состоянии существовать не может. Для успешной дефосфорации металла дополнительно необходимо образование прочных фосфатов в шлаке.
В кислых шлаках вследствие избытка SiO2 образование фосфатов получает ограниченное развитие и в результате оказывается, что при работе под такими шлаками фосфор, перешедший в шлак при относительно низких температурах, при повышении температуры восстанавливается и при обычных температурах сталеварения (>1500°С) практически весь переходит обратно в металл. Коэффициент распределения фосфора между кислым шлаком и металлом Lp = (Р)/[Р] составляет всего 1-3, поэтому на практике считают, что в этих процессах удаления фосфора из металла не происходит.
В основных шлаках при низких температурах начала плавки могут образоваться трифосфаты железа в основном по реакции
(P2O5) + 3(FeO) = (3FeO. P2O5)
Однако при высоких температурах фосфаты железа непрочны и фосфор может перейти обратно в металл. Для того, чтобы удалить фосфор из металла и удержать его в шлаке, необходимо снижать активность P2O5 в шлаке. Этого достигают при наведении основного шлака с помощью добавок извести (или известняка). При этом основная составляющая извести—СаО реагирует с P2O5, образуя фосфаты кальция (СаО)n-(P2O5), который по сравнению с другими фосфатами кальция имеет наибольшую устойчивость и температуру плавления. Поэтому на конечных стадиях плавки дополнительным условием обеспечения процесса дефосфорации металла является протекание реакции (P2O5) + 3(СаО) = (3СаО∙P2O5).
Комбинируя последнее уравнение с уравнением реакции образования P2O5, получим уравнение суммарной реакции дефосфорации металла в конце основного процесса:
2[Р] + 5(FeO) +3(СаО) = (3СаО. P2O5) + 5[Fe] + Q.
Таким образом, можно сформулировать основные условия, соблюдение которых позволяет удалять фосфор из металла:
1) наведение шлака высокой основности: для мартеновского процесса в пределах 2,5-2,8, а для кислородно-конвертерного процесса с верхней подачей дутья 3,0-3,5.
2) высокая окисленность шлака. Это связано с тем, что, во-первых, FeO принимает прямое участие в процессе дефосфорации (2[Р] + 5(FeO) = (P2O5) + 5[Fe]); во-вторых, FeO ускоряет растворение извести в шлаке, т. е. облегчает получение гомогенного шлака.
3) наличия шлаков, содержащих мало фосфора, для чего при переделе фосфористых чугунов проводят смены (скачивания) шлака;
4) невысокая температура. Прямое влияние температуры связано со знаком теплового эффекта реакции.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики