铁水预处理熔剂的相图分析.doc

铁水预处理熔剂的相图分析 金焱，毕学工 （武汉科技大学，钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室） 摘要：用FactSage软件对铁水预处理熔剂在1350℃下的相图进行了绘制，并分析了液态渣相的生成条件。 关键词：FactSage软件；熔剂；相图；铁水预处理 1. 前言 随着科学技术的迅速发展，用户对钢质量的要求不断提高。例如，对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢和部分厚板用钢，除了要求极低的硫含量以外，也要求钢中的磷含量0.01％或0.005％。[1]，多年来进行了大量研究，但铁水预处理所用熔剂的相图分析还存在大量空白，值得进一步深入探讨。 本文采用计算相图的方法研究了铁水预处理所涉及的熔剂的熔化行为及析出相。 2. 相图计算的原理及途径 计算机辅助研究相图在最近30多年得到迅猛发展，逐渐形成了CALPHAD技术(Calculation of Phase Diagram)，成为一门边缘学科分支—相图计算即把计算机技术与热力学理论结合起来，分析和评估体系的热力学性质，从而计算多元相图。FactSageTM热力学计算软件是加拿大蒙特利尔市的Thermfact/CRCT公司和德国Aachen市的GTT-Technologies公司经过20年努力开发的热力学计算软件和数据库。该软件可查询化合物和化学反应的热力学数据，可计算各种条件的热力学平衡数据，同时可以将计算结果以图的形式给出。另外，该软件还可以画出各种相图。用Factage软件可以计算多元相图，与各种各样的图表输出模式。由于铁水脱磷使用的脱磷剂种类很多，相关的相图在文献资料上较少出现，In-Ho Jung[2]等人的相图计算方法，用FactSage软件绘制相图。系1350℃下的相图系1350℃下的相图Ca3Si2O7，CaSiO3，CaSiO5等固态化合物，CaO/ SiO2=1~2.3的范围将生成单一渣相。 图1 1350℃下CaO-CaCl2-SiO2 系相图 3.2 CaO-Ca2P2O7-Fe3O4 系相图 图2 1350℃下CaO-Ca2P2O7-Fe3O4系相图 在铁水预处理中，特别是脱磷处理过程中，CaO是必要的固定剂，Fe3O4是常用的氧化剂，反应后Ca2P2O7是不可避免进入熔剂的最高价磷酸盐，因此，用FactSage软件计算了CaO-Ca2P2O7-Fe3O4系1350℃下的相图CaO-Ca2P2O7-Fe3O4系1350℃下的相图，Fe3O4的重量百分比超过0.05%，CaO-Ca2P2O7-Fe3O4系1350℃下的相图FactSage软件计算并绘制了CaO-Ca2P2O7-Al2O3 系在1350℃下的相图。 图4显示了1350℃时的CaO-Ca2P2O7-Al2O3 系相图。在Ca3(PO4)2，CaAl2O6，CaAl2O4，CaAl4O7，CaAl12O19， AlPO4其中在 Al2O3=0.89~1.13且Ca2P2O7的重量百分比=0.3~1.0%时熔剂将成为单一液态渣相。在图中CaO/ Al2O3=0.59~1.86的区域相，Ca3Si2O7，CaSiO3，CaSiO5等固态化合物，CaO/ SiO2=1~2.3的范围将生成单一渣相。 (2) 对CaO-Ca2P2O7-Fe3O4系，1350℃时相图中出现了Ca3(PO4)2，Ca2P2O7，尖晶石等固态化合物，Fe3O4的重量百分比超过0.05%， Al2O3=0.59~1.86的区域相田志红，艾立群，蔡开等．用CaO-CaF2-FeO渣进行钢水深脱磷[J]钢铁研究学报，200416(5)：23-24 [2] Youn-Bae Kang, In-Ho Jung and Hae-Geon Lee et al. Phase Equilibria and Thermodynamic Properties of the CaO-MnO-Al2O3-SiO2 System by Critical Evaluation, Modeling and Experiment[J]. ISIJ International, 2004, 44(6): 974-976 Study of relating phase diagrams of flux for hot metal pretreatment Jin Yan, Bi Xuegong (Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education , Wuhan University of science and technology) Abstract: The phase diagrams of the ho