高磷硅锰合金脱磷及脱磷产物的研究.pdf

中文摘要 摘 要 我国锰矿资源丰富，但大部分矿石为贫矿，硅锰合金是炼钢过程中常用的脱 氧剂及合金添加剂，随着近几年来中国钢铁行业飞速发展，硅锰合金产量不仅严 重过剩，并且由于我国锰矿品位低下，导致冶炼得到的硅锰合金 P 杂质含量严重 超标。硅锰合金中的 P 进入钢液中，易产生偏析现象，引起钢的 “冷脆”，从而 降低钢材的质量。因此，硅锰合金中的磷杂质净化，降低 P 的含量，使其达到国 标化，是目前亟待解决的重要课题。 本课题主要针对重庆城口、秀山等地区硅锰合金磷含量超标的问题进行了探 索。通过FACTSage 等热力学软件构建渣系相图，设计合理的实验方案，采用中频 感应炉预熔，硅钼炉脱磷的方法对高磷硅锰合金进行还原脱磷实验；借助XRD 、 ICP 、XPS 、SEM 等检测方法，探究Al 基脱磷剂对硅锰合金进行还原脱磷的机理， 脱磷后合金粉化的机理以及磷化物在CaO-SiO -Al O 和CaO-SiO -MgO 渣系中的 2 2 3 2 存在形式等问题。论文研究得到以下结论： 对CaO-SiO - Al O 渣系下硅锰合金还原脱磷的研究可知，随着Al 基脱磷剂用 2 2 3 量的增加，脱磷率和磷分配比逐渐增加；随着碱度增加，脱磷率和磷分配比逐渐 提高。脱磷产物水解产生的气体与微裂纹相互作用会导致合金粉化。对比高低碱 度渣系脱磷后合金的微观形貌，高碱度脱磷后合金较为致密，粉化情况较少。 对 CaO-SiO -MgO 渣系下硅锰合金还原脱磷的研究可知，随着碱度的增加， 2 脱磷率增加；随着MgO 含量的增加，脱磷率降低；随着CaO/MgO 的增加，脱磷 率增加。 通过脱磷终渣的 XRD 物相分析和渣中 P 元素的价态分析，证实脱磷产物为 AlP ，并通过Harris 织构系数计算，得到AlP 在脱磷终渣中结晶的择优取向为（111）。 对 MnSi （110）面和AlP （111）面晶界处原子失配度进行计算，得到两者之 间的原子失配度为6.72%，说明两者之间存在一定的界面共格关系，在结晶过程中 AlP 可以作为MnSi 相的异质形核衬底。 关键词：硅锰合金；Al 基脱磷剂；还原脱磷；AlP ；碱度 I 英文摘要 Abstract Silicon-manganese alloy has a large and wide application range. It is commonly used deoxidation and alloying additive for steelmaking. With the development of Chinas steel industry, manganese alloy production is not only severely over-supplied, but also due to the generally low grade of manganese ore in China, the production of phosphorus in manganese-silicon alloy The impurity content is seriously exceeded. P in the silicon-manganese alloy will pollute the molten steel, reducing the quality of the steel. Therefore, controlling the phosphorus content in the Si-Mn alloy and making it national stan