В сталелитейном производстве фосфор обычно обозначается как [P].
Влияние фосфора на свойства стали
Вредные эффекты:
- Снижает свариваемость стали.
- Снижает пластичность и вязкость, что приводит к хладноломкости — значительному снижению ударной вязкости при низких температурах.
- Для большинства марок стали фосфор считается вредным элементом и его содержание следует свести к минимуму.
Благоприятные эффекты (в ограниченных случаях):
- Улучшает текучесть расплавленной стали, облегчая процессы литья.
- Повышает коррозионную стойкость некоторых легированных сталей.
- Улучшает магнитную проницаемость электротехнических кремнистых сталей.
Условия и методы дефосфоризации
Удаление фосфора является критическим процессом в сталеплавильном производстве. Эффективная дефосфорация зависит от нескольких ключевых условий:
- Щелочность и текучесть шлака: шлак должен иметь высокую основность, обычно около 2,5, чтобы облегчить захват фосфора. Соответствующая текучесть шлака также необходима для обеспечения эффективного массопереноса и реакции с фосфором.
- Окисление шлака: Сильно окислительная шлаковая среда способствует образованию стабильных фосфатных соединений, способствующих удалению фосфора из расплавленной стали.
- Контроль температуры: Хотя более низкие температуры термодинамически благоприятствуют реакции дефосфоризации, они могут препятствовать растворению извести и замедлять диффузию. Поэтому температуру расплава необходимо тщательно контролировать — она не должна быть чрезмерно высокой, чтобы предотвратить обращение реакции, и не должна быть слишком низкой, чтобы избежать снижения эффективности реакции.
- Объем шлака: Большой объем шлака увеличивает способность поглощать фосфор, усиливая общий эффект дефосфорации.
Rephosphorization
Рефосфоризация относится к нежелательному увеличению содержания фосфора на поздних стадиях рафинирования стали, что часто приводит к получению конечного стального продукта с более высоким содержанием фосфора, чем на ранних стадиях расплавленной стали. Это может произойти по нескольким причинам:
- Чрезмерная температура печи: Повышенная температура может обратить вспять реакцию дефосфорации, в результате чего фосфор вернется из шлака в сталь.
- Раскисление во время выпуска: Добавление железных сплавов во время выпуска может значительно снизить содержание FeO в шлаке. Это, в сочетании с продуктами раскисления, такими как SiO₂, снижает основность шлака и способствует обратной реакции фосфора в расплавленной стали.
- Фосфор в сплавах: Некоторые сплавы железа, вводимые в процессе вторичной металлургии, могут содержать фосфор, который напрямую увеличивает содержание фосфора в стали.
