Фосфор и дефосфорация металла

ФОСФОР и ДЕФОСФОРАЦИЯ МЕТАЛЛА 1. Значение и основные свойства фосфора [c.210]

Повышение основности шлака до максимальных значений (3,0—4,0), если неизбежно образующийся окислительный шлак с минимально допустимой основностью не обеспечивает требуемой степени дефосфорации и десульфурации металла. Определение степени удаления фосфора и серы из металла в этих новых условиях. Во многих случаях такой шлаковый режим может оказаться вполне приемлемым и обеспечить необходимую степень десульфурации и дефосфорации металла. Такой режим является не сложным, но требует большего расхода материалов, может удлинить плавку. [c.118]

Фосфор — вредный элемент в стали. Он образует фосфиды железа, вытесняет углерод из карбидов железа, придает стали свойства хладноломкости. Реакции окисления фосфора и дефосфорации идут в расплавленном металле (гомогенная реакция) и на поверхности раздела металл—шлак (гетерогенная реакция). [c.248]

Дефосфорация металла также идет успешно при наведении основного шлака. Удаление фосфора из металла возможно только тогда, когда он будет связан в шлаке. В реакции участвуют (СаО) и (FeO) в шлаке. [c.271]

Фосфор в стали является вредной примесью, отрицательно влияюш,ей на ее механические свойства. Поэтому содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения ограничивается пределами 0,015—0,07%. Основными условиями получения качественной стали являются полное окисление фосфора и перевод его в шлак по ходу плавки, т. е. дефосфорация металла. [c.109]

При кислородно-конвертерном процессе передел чугуна с содержанием фосфора до 0,3% не представляет технологических трудностей. При более высоком содержании фосфора в чугуне применяют специальные технологические приемы для удаления фосфора из металла. Для наиболее полной дефосфорации металла при кислородно-конвертерном процессе необходимо создать условия для образования активного известково-железистого шлака. Скорость дефосфорации металла зависит от химического состава шлака, его жидкотекучести, теплового режима и ряда других факторов. [c.205]

Характер шлака имеет решающее значение и для удаления из металла фосфора и серы. Поэтому понятно, что составу шлака, его наводке в последнее время посвящено особенно много работ. Сильно основные шлаки, хотя и способствуют удалению фосфора и серы, но мало активны вследствие вязкости и наличия в них окислов железа в связанном состоянии, что неблагоприятно от- ражается на кипении ванны и удалении газов и шлаковых включений. При выборе основности шлака следует руководствоваться тем, что для обеспечения дефосфорации он был достаточно основным и достаточно подвижным. Что касается закиси железа, то ее содержание, кроме основности шлака, зависит от тем- пературы, содержания углерода и марганца в металле. Содержание РеО в шлаке имеет большое значение как для удаления фосфора, так и для обеспечения надлежащего кипения ванны. [c.117]

Важнейшей особенностью кислородно-конвертерного процесса является быстрое окисление фосфора с начала подачи кислорода и особенно во второй четверти продувки. Процесс дефосфорации металла непосредственно связан с быстрым формированием активного известково-железистого шлака, необходимого для реакции [c.172]

При переработке томасовских чугунов применяют процесс донной продувки, но в усовершенствованных вариантах с изменением состава подаваемого дутья и частичным или полным исключением азота. Одновременно используют дополнительные меры по дефосфорации и десульфурации металла изменением шлакового режима. Это позволяет снизить содержание наиболее вредных примесей в конвертерной стали азота, фосфора и серы, и улучшить ее свойства. Полная замена воздуха техническим кислородом с сохранением донной продувки невозможна. Уже при содержании в дутье более 35—40% О а стойкость днищ конвертеров резко снижается. Поэтому при применении воздушного дутья обогащение ограничивают 30—35% Од (остальное азот). Такое изменение состава дутья позволяет сократить продолжительность продувки. Вследствие уменьшения содержания азота в дутье сокращаются потери тепла с отходящими газами, появляются резервы тепла, а следовательно, и возможность регулировать температурный режим плавок охлаждающими добавками скрапа, железной руды, окалины и известняка. Это позволяет несколько снизить температуру ванны в периоды, наиболее благоприятные для поглощения азота (последние минуты продувки), и тем самым уменьшить скорость его поглощения металлом. [c.184]

Так как фосфор сильно ликвирующий элемент, то с увеличением слитка ликвация фосфора и ее отрицательное влияние возрастают. Поэтому самая эффективная борьба с вредным влиянием фосфора на свойства металла — снижение его концентрации в расплавленном металле. В связи с этим задача дефосфорации металла — одна из важнейших в технологии сталеварения и выплавки стали в мартеновских печах особенно. Фосфор, как и кремний, имеет высокое сродство к кислороду и окисляется вслед за окислением кремния. [c.230]

Производство низкоуглеродистой стали может быть представлено выплавкой стали 08 кп для глубокой (г. в.) и весьма глубокой вытяжки (в. г. в.). Для стали этих марок требуется низкое содержание фосфора и серы. Легко удается получить сталь с 0,02% Р при содержании фосфора в исходной шихте 0,15—0,20%. Сера должна быть в стали уменьшена до 0,025%, а иногда не может быть более 0,020%. Для достижения успеха в дефосфорации и десульфурации металла целесообразно возможно больше скачивать шлак, не менее 8—10% от массы металла во время плавления. И, кроме того, для глубокой десульфурации следует скачивать шлак во время рудного кипения. Шлак должен иметь основность около 2,6. Концентрация закиси железа 12—18% должна обеспечить достаточно интенсивное окисление углерода. [c.268]

Дефосфорация металла - наиболее сложный из всех процессов сталеплавильного передела. Обязательными условиями для его реализации являются высокая реактивность шлака к фосфору, невысокая температура металла и продувка его кислородом. Эти условия проще всего обеспечить вне плавильного агрегата. [c.122]

Согласно ионной теории шлаков (см. гл. 2, 2), фосфор и сера в заметных количествах могут растворяться в жидком шлаке, если в нем содержатся свободные анионы О , способствующие образованию анионов Р0 и S -. Следовательно, показателем основности шлака, отражающим природу (ионное строение) и важнейшее его назначение (дефосфорацию и десульфурацию металла), может быть концентрация свободных анионов кислорода. [c.84]

Поскольку величина основности шлака является условной, то на практике наблюдаются значительные отклонения от nee. Так, в начале плавки, когда температура ванны невысока и роль основного оксида может играть FeO, заметная дефосфорация и десульфурация металла наблюдается при = l и менее. Наоборот, при высоких температурах конца плавки для успешного удаления серы и фосфора из металла необходимо иметь основность шлака не менее 2,5. Такие же пределы изменения основности определяют степень агрессивности действия шлака на футеровку агрегата. [c.86]

Роль количества шлака тоже противоречива. Так, чем больше количество шлака, тем выше при постоянстве других условий степень дефосфорации и десульфурации металла, но одновременно могут возрастать потери полезных примесей и железа. Поэтому увеличение количества шлака является вредным, если это не вызвано необходимостью удаления фосфора или серы из металла. Кроме того, при слишком большом количестве шлака затрудняется ведение плавки. [c.117]

Определение возможной степени дефосфорации и десульфурации металла при том количестве шлака, которое неизбежно образуется во время окислительного рафинирования при минимально допустимой его основности (2,2—2,6), обеспечивающей защиту футеровки агрегата от чрезмерного разрушения под действием шлака. Если при этом удаление из металла серы и фосфора окажется достаточным, то плавку можно вести именно по такому шлаковому режиму. Этот шлаковый режим является самым простым и встречается при выплавке стали рядовых марок из шихты с низким содержанием серы и фосфора. [c.118]

Определение возможной степени удаления фосфора и серы из металла тем количеством шлака нормальной основности, которое неизбежно образуется во время окислительного рафинирования, проводимого в одну стадию (ступень) в режиме полного смешения (в реакторе обычного типа). Если при этом степень дефосфорации и десульфурации достаточна, то плавку можно вести по этому простому шлаковому режиму, для реализации которого требуется сталеплавильный агрегат непрерывно- [c.119]

Об этом свидетельствуют данные основного мартеновского процесса, согласно которым в начале плавки, когда температура ванны не превышает 1450° С, при основности шлака l, но высоком содержании оксидов железа (25—30% и более) коэффициент распределения фосфора между шлаком и металлом достигает 100 и более и происходит хорошая дефосфорация металла. [c.213]

Кроме указанного прямого влияния как обязательного компонента реакции окисления фосфора, FeO может оказывать еще косвенное положительное влияние на дефосфорацию металла благодаря ускорению растворения извести в шлаке. Это особенно ощутимо при содержании в шлаке 15—20 % (FeO) и выше. [c.215]

Условия дл.я формирования шлаков, способных поглощать фосфор, в разных сталеплавильных агрегатах неодинаковы. Поэтому в разных агрегатах интенсивная дефосфорация металла начинается в разное время и занимает различные доли от общей продолжительности плавки. На ход процесса дефосфорации металла существенно влияет и содержание фосфора в чугуне. Так, при переделе обычных чугунов на рядовую сталь в мартеновских печах и кислородных конверторах процесс дефосфорации металла в основном завершается в первой половине плавки, а при переделе высокофосфористых чугунов дефосфорация продолжается в течение всей плавки. В томасовских конверторах, как было отмечено выше, дефосфорация металла практически происходит только в конце плавки. [c.220]

Содержание фосфора в металле во время раскисления, легирования, выпуска и разливки может существенно увеличиться вследствие внесения его раскислителями и легирующими присадками и восстановления из шлака. Это обстоятельство должно быть учтено при установлении режима дефосфорации металла. [c.224]

Скорость и степень дефосфорации металла зависят в первую очередь от количества, основности и окисленности щлака. Чем больше количество шлака, выше его основность и окисленность, те.м лучше дефосфорация металла. Остаточное содержание фосфора в металле можно определить по формуле [c.319]

Таким образом, в кислородных конверторах наблюдается не только раннее начало дефосфорации металла, но и достигается высокая степень удаления фосфора из металла, особенно при переделе высокофосфористых чугунов, когда в шлак за плавку в целом переходит до 95— 98% фосфора шихты. [c.320]

Раннее начало и высокая степень дефосфорации металла в кислородных конверторах позволяют заканчивать процесс при любом заданном содержании углерода, если даже содержание фосфора в чугуне высокое. В этом и важнейшее преимущество, и коренное отличие кислородно-конверторного процесса от томасовского, позволяющего заканчивать плавку только при низком содержании (0,03—0,05%)) углерода в металле. [c.320]

Последняя зависимость графически представлена на рис. 80. В виде заштрихованных областей на рис. 80 показаны возможные степени удаления фосфора и серы из металла при рациональном использовании для этого реакции окисления кремния. Как видим, даже без участия реакции окисления марганца в шлакообразовании фосфор может быть удален на 70—90%, сера — на 20— 35 /о. Такая степень дефосфорации при переделе низко-фосфористых чугунов (0,1—0,15% Р) в сталь с обычным содержанием фосфора (0,02—0,04% Р) может оказаться вполне достаточной, т. е. дефосфорация может быть завершена уже на первой стадии процесса одновременно с окисл ни м кремния и марганца. [c.363]

Режим окисления углерода. Как отмечалось выше, в процессах производства стали обезуглероживание металла не представляет сложности, для его проведения необходимо обеспечить подвод в металл требуемого количества кислорода, а это относительно просто при использовании кислородного дутья. Поэтому, в принципе, окисление углерода при непрерывных процессах можно было бы провести в одну стадию. Однако в общем случае такой режим обезуглероживания металла неприемлем. Во-первых, углерод неизбежно окисляется во время окисления кремния, марганца и фосфора. Поэтому в общем случае обезуглероживание должно проводиться, по крайней мере, в двух реакторах в первом — во время окисления кремния, марганца и части фосфора во втором—при завершении дефосфорации. Во-вторых, в непрерывных процессах, как в любом кислородном процессе, реакция окисления углерода удобна для регулирования температуры ванны. В стадиях дефосфорации металла нежелательно иметь высокую температуру ванны, так как при высокой температуре возможны высокий износ футеровки реактора и меньшая степень дефосфорации металла. Поэтому требуемую наивысшую температуру нагрева металла желательно достигать в следующем реакторе после окончания дефосфорации металла путем окисления определенного количества углерода газообразным кислородом. [c.365]

Проведение дефосфорации и десульфурации металла в режиме полного смещения одним шлаком, который неизбежно образуется при окислении кремния и марганца металлической шихты (чугуна). Это самый простой случай, который может быть приемлем при переделе обычных по содержанию фосфора и серы чугунов в рядо- [c.374]

Образование малого количества шлака ухудшает десульфурацию и дефосфорацию металла. Обычно дефосфорация полупродукта (вторая стадия плавки) составляет 60—70%, а десульфурация 10— 20%. Однако ввиду низкого содержания фосфора ( 0,1%) и серы (<0,03%) в ванадиевых чугунах НТМК в готовой стали содержания серы и фосфора находятся в допустимых пределах. [c.338]

Десульфурацию (удаление серы) и дефосфорацию (удаление фосфора из металла) осуществляют переводом серы и фосфора из металла в шлак при помощи реагентов, способных давать более прочные соединения сульфидов aS, MgS, MnS, МпгЗ и фосфидов РезР, РегР и др. Поэтому в жаропрочных сплавах одновременно ограничивается содержание Fe, Мп и Р 1,0 - 2,0% Fe 0,3 - 0,4% Мп и 0,015 - 0,02% Р. [c.270]

Для успешного проведения дефосфорации металла в мартеновской нечи необходимо наличие железисто-известкового шлака. Чем выше основность шлака и чем выше в нем активность окислов железа, тем больше фосфора перейдет из металла в шлак и будет связано в нем в виде прочных соединений. Повышение температуры ванны, что может происходить в период доводки, способствует переходу фосфора из шлака в металл, так как при этом Р2О5 становится неустойчивым и фосфор может восстанавливаться. На практике дефосфорацию металла стараются провести во время плавления и первой половины периода кипения. Для создания железисто-известкового шлака в печь подсаживают железную руду или агломерат и известь или известняк. Для предупреждения обратного перехода фосфора из шлака в металл иногда шлак скачивают, т. е. удаляют из печи образовавшийся шлак, содержащий вредные примеси, в частности фосфор, и наводят новый шлак содержание вредных примесей во вновь наведенном шлаке меньше, чем в первичном. Операцию скачивания шлака в случае необходимости иногда повторяют. Скачивание шлака является весьма сложной операцией, поэтому переработку высокофосфористой шихты стараются проводить в качающихся мартеновских печах, т. е. таких печах, у которых рабочее пространство поворачивается относительно [c.258]

Согласно их схеме, удаление примесей из чугуна осуществляется в четырех последовательно расположенных закрытых реакционных емкостях, соединенных закрытыми желобами. В первой емкости с основной футеровкой производится десульфурация чугуна при помощи пылевидной извести, вдуваемой в металл с природным газом. Во втором сосуде, имеющем кислую футеровку, происходит окисление кремния и марганца вследствие продувки чугуна кислородом с пылевидной железной рудой или концентратом. В третьей емкости с основной футеровкой проводится дефосфорация металла. Для этого металл продувают пылевидным желе-зисто-известковым шлаком в струе кислорода. Все эти три операции осуществляются при сравнительно низких температурах, не превышающих 1400° С, так как реакции удаления фосфора и окисления кремния и марганца более успешно протекают при пониженных температурах. [c.355]

В работе автора сделаны попытки установить связь между концентрацией FeO во флюсе и процессом дефосфорации металла шва. Однако изменение содержания РеО в шлаке в пределах, которые обычно имеют место при выплавке сварочных флюсов, не оказывает существенного влияния на данный процесс. Это подтверждают и результаты других исследователей [19]. При увеличении концеитрации РеО во флюсе-шлаке вплоть до 12% переход фосфора из металла в шлак практически не происходит. [c.85]

Если Р2О5 переходит в основной шлак, в котором возможно образование прочного соединения в виде фосфата кальция, то окисление фосфора может быть более глубоким, чем реакция окисления хрома и марганца. Образование в шлаке фосфата железа, по крайней мере при 1600° С, не обеспечивает существенного усиления дефосфорации металла. На этом основан процесс дефосфорации при выплавке стали.. [c.23]

Создание и применение в промышленности специаль ных реакторов, обеспечивающих принудительный проти воток металла и шлака, позволят добиться независимости производительности агрегатов периодического действия от качества сырья (чугуна) и выплавляемой стали. Для этого потребуется проведение предварительного рафинирования чугуна в специальных реакторах для глубокого удаления фосфора и серы, чтобы в сталеплавильных агрегатах можно было ограничиться одношлаковым (моношлаковым) режимом, определяемым не параметрами процессов дефосфорации и десульфурации металла, а другими параметрами плавки (стойкостью футеровки и т. д.). [c.120]

Однако ввиду малого сродства фосфора к кислороду Р2О5 термически неустойчива и при температурах сталеплавильных ванн в свободном состоянии существовать не может, т. е. протекание реакции образования Р2О5 является необходимым, но недостаточным условием дефосфорации металла. Для успешной дефосфорации металла дополнительно необходимо образование прочных фосфатов в шлаке. [c.212]

В кислых шлаках ввиду избытка Si02 (недостатка анионов О ) образование фосфатов (анионов РС ) получает ограниченное развитие и коэффициент распределения фосфора между кислым шлаком и металлом Lp=(P)/[P] составляет всего 1—3. Поэтому дефосфорация металла в кислых процессах бывает настолько незначительной, что на практике считают, что в этих процессах удаления фосфора из металла не происходит. [c.212]

Фосфаты железа являются неустойчивыми при температурах конца плавки. Например, при 1600° С коэффициент распределения фосфора между шлаком, состоящим в. основном из оксидов железа, и металлом примерно такой же незначительный, как при распределении между кислым шлаком и металлом (1—3). При этих температурах наиболее устойчивым является фосфат ЗСаО-РгОб, который по сравнению с другими фосфатами кальция имеет наибольшую температуру плавления и самый острый максимум на диаграмме плавкости СаО—Р2О5. Поэтому в конечных стадиях плавки дополнительным условием обеспечения процесса дефосфорации металла является протекание реакции [c.213]

В начале плавки ввиду низкой температуры и высокого содержания оксидов железа в шлаке фосфор успешно окисляется и переходит в шлак даже при низкой его основности. При большой сложности дефосфорации металла (выплавка рядовой стали из высокофосфористого чугуна или выплавка стали с очень низким содержанием фосфора из обычного чугуна) необходимо этот шлак удалять из агрегата и продолжать плавку, наведя новый шлак. Иногда такое обновление шлака может потребо- [c.217]

Основной смысл томасовского процесса с точки зрения дефосфорации металла заключается в том, что окисление фосфора происходит в конце плавки, при высоких температурах под действием высокоосновного и высокожелезистого шлака, в котором высокое содержание оксидов железа обеспечивается благодаря низкой концентрации углерода в металле и интенсивному окислению железа. [c.219]

В любом основном сталеплавильном процессе окисление фосфора начинается в начале плавки. Однако в период интенсивного окисления кремния и марганца реакция окисления фосфора не получает большого развития. Наибольшая скорость окисления фосфора обычно наблюдается после завершения окисления кремния и марганца, если к этому моменту успел образоваться шлак с высокой фосфоропоглоттельной способностью. Если формирование такого шлака задерживается, то реакция дефосфорации металла не получает значительного развития даже после окисления кремния и марганца. [c.219]

При самых благоприятных условиях (выплавка кипящей стали из низкофосфористого чугуна) общее увеличение содержания фосфооа в металле во время раскисления и разливки 2А[Р] 0,0034-0,005%, т. е. незначительно. Поэтому перед раскислением достаточно иметь содержание фосфора в металле [Р]раск [Р]гот— —0,005. Выполнение этого условия не требует принятия каких-либо специальных мер для дефосфорации металла по ходу плавки. [c.230]

При переделе высокофосфористых чугунов, если глубокое раскисление осуществляют в печи или допускают попадание печного шлака в ковш, может быть 2А[Р] =0,054-0,10% и более, т. е. даже при [Р]раск->-0 невозможно обеспечить заданное содержание фосфора в готовом металле. Поэтому в случае передела высокофосфористых чугунов в агрегатах периодического действия неизбежно осложнение как процесса дефосфорации, так и раскисления и выпуска металла. В сталеплавильных агрегатах непрерывного действия, позволяющих обеспечить дефосфорацию в режиме принудитель- [c.230]

Содержание Р2О5. Основным условием успешного протекания процесса дефосфорации металла является наличие шлака с высоким содержанием СаО и FeO. Это условие относительно легко выполняется в кислородных конверторах с самого начала плавки, поэтому в них удаление фосфора из металла происходит практически в течение всей плавки, причем в первой половине плавки более интенсивно, чем во второй, о чем свидетельствует характер изменения Р2О5 в шлаке (см. рис. 65). [c.310]

Образование Р2О5 обязательное, но недостаточное условие для дефосфорации металла, так как это термически неустойчивый оксид и может существовать при температурах сталеплавильных ванн только в соединениях. При высоких температурах конца плавки устойчивым соединением является фосфат кальция ЗСаО-РгОг. Поэтому необходимо дополнительное условие, обеспечивающее удержание фосфора в шлаке протекание реакции 3 (СаО) -f (Р2О5) = (3 СаО PaOs) = (Саз (РО4)2). [c.319]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...