含铬冶金钢渣的一个重要利用途径是通过配入约1%的该渣返回烧结，利用高炉的强还原气氛最终可以大部分回收利用含铬冶金废渣中的铬，然而得到的铁水中铬含量不高(ω(Gr)=0.1%左右)，若采用传统的脱磷粉剂，容易使铁水中的铬烧损至渣中，从而降低铬元素的回收利用率。为此，开发低铬铁水高效脱磷保铬粉剂是解决含铬冶金钢渣返烧结应用的一个瓶颈。本文旨在开发低铬铁水的高效脱磷粉剂，同时由于铁水预处理要求快速成渣和低温降，因此研究该渣的熔点及其熔速是实现粉剂快速脱磷，有效保铬的重要保障。
1 实验
目前，普通铁水的氧化脱磷大多采用Ca0渣系，对此渣系的磷容量及脱磷率已有部分的报道[1-3]，传统的Cao-Fe203一CaF2脱磷渣磷酸盐容量较小(1021数量级)，溶解Cr2 03的能力较差，然而由于铁水中含有易氧化的铬元素，因此，用高磷酸盐容量渣替代石灰渣，并保持钢液中较低氧含量是含铬铁水氧化脱磷的重要途径。本文所研究的Ca0-BaC03一Fe2 03一CaF2一Cr203一MgO渣系是在普通铁水脱磷渣的基础上添加BaC03来提高磷容量，添加Cr203来抑制Cr的氧化从而保铬。此渣系在实验室均取得了80%以上的脱磷率且较好的保住了铬。考虑到一些钢铁企业的废弃镁铬砖中含有一定量的Cr203，而其中的Mg0、Al203在一定范围内时可以降低熔剂熔点，因而配入镁铬砖.
实验渣料由化学纯Ca0、Fe203、BaC03、CaF2和直接结合镁铬砖(用化学纯配制)组成，直接结合镁铬砖成分(质量分数)如下[4]：80.2%MgO，7.0%Cr203，2.9%Fe203，6.2%Al203，2.4%Si02。按二次回归正交方法设计实验，渣中ω(Fe203)控制在25%～40%，ω(C况)控制在5%～20%，ω(BaC03)控制在0～30%，镁铬砖质量分数控制在0～12%，在渣中添加质量分数为5%的Cr203，余量为Ca0，最终渣的配料见表1。
试样熔点的测定在RDS-05型熔点仪上进行，该装置控温精度为±1℃，采用半球点法测定熔剂的熔点。记录试样从原高度的3/4降低到原高度的1/4所经历的时间，此时间表征的是该试样的熔化速度。为了保证实验数据的可靠性，每组成分做3个样，分别测定其熔点及熔速，取平均值为该试样的熔点和熔速。
2实验结果与讨论
实验测定了Cao-Fe203一BaC03一CaF2-Cr203一MgO渣系的熔点和熔速，得到17个不同试样的熔点及熔速列于表1中。
根据表中数据，得到熔点和熔速的二次回归方程(注：X1，为Fe203的质量分数;X2为CaF2的质量分数;x3为BaC03的质量分数;X4为镁铬砖的质量分数)：
对回归方程进行方差检验，分析结果见表2。
由表得知回归方程分别在α=O.05和α=O.1水平上显著，故实验数据与所采用的二次回归模型比较相符。利用式(1)和(2)，变化一个因素，其它三个因素取中值，就可以得每一个因素和熔点、熔速间的关系式，用以研究各因素对熔点和熔速的影响。
2.1 BaC03和CaF2对熔剂熔点和熔速的影响
BaC03和CaF2对熔剂熔点和熔速的影响如图1～4所示。
由图可以看出，两者都降低熔剂熔点，提高熔速。BaC03高温时分解为BaO和C02，分解从915℃开始，持续到1 350℃。由于BaO的熔点(1 925℃)低于CaO的熔点(2 570℃)，因此，在熔剂中的CaO比BaO难于熔化。
本实验中，CaF2起着助熔剂的作用。由CaF2一Ca0二元相图可知，CaF2与CaO形成低熔点的共晶体从而降低CaO熔点，其共晶温度为1 360℃。根据相图[5]，与CaF2—Ca0相图相比较，两者都是共晶型二元系相图，但BaO的共晶温度为1 138℃，低于Ca0的共晶温度1 360℃。考虑到CaF2与BaF2同为卤化物，其性质相似，可推测CaF2也与Ba0形成低熔点的共晶体而降低BaO熔点。由此可见，C况以类似方式降低Ba0，CaO的熔点，但对BaO的熔点降低效应大。因此随实验熔剂中ω(BaC03)/ω(Ca0)比值增大，即Ba0含量升高，Ca0含量降低，熔剂的熔点相应降低。
为了适应铁水预处理的工艺要求，在预处理时，熔渣应具有一定的过热度。如按照铁水预处理温度为1 400℃，熔渣过热度控制在150～180℃，则渣剂的熔化温度要求低于1 250℃。由图3、图4可以看出，当ω(CaF2)增至15%左右时，熔剂熔化温度满足此要求，此时熔化时间为3.5min，基本处于最低水平。
2.2 Fe203对熔剂熔点熔速的影响
Fe203对熔点和熔速的影响如图5和图6所示。高温下，渣中Fe203与FeO共存，由Ca0-Fe203—FeO相图[6]可以看出，当ω(FE203)在25%～29%范围内时，生成高熔点的4caO·FE0·4Fe203和4CaO·FeO·8Fe203，因此在此范围内熔剂熔点升高;随着Fe203含量的迸一步增加，熔剂中FeO含量相应增加，而FeO起到很好的助熔作用，同时熔剂中caO含量相对降低，熔剂碱度降低，因此熔点降低。由图6可以看出，随着熔剂中Fe203含量的升高，熔化速度越来越快。
2.3镁铬砖对熔剂熔点熔速的影响
镁铬砖对熔点和熔速的影响如图7～8所示。
镁铬砖的主要成分是Mg0。MgO含量较低时是良好的助熔剂，由Mgo-Fe203一CaO相图[6]可以看出，在本实验中Fe203、CaO的范围内，当ω(MgO)<7%时，熔剂熔点随着MgO含量的升高而降低，当ω(MgO)>7%时，熔剂中MgO基本达到饱和，因此当进一步增加其含量时，熔剂熔点将会升高。
根据实验结果，本研究得到组成为21.5%Ca0一15%BaC03一40%Fe203一12.5%CaF2—5%Cr203—6%镁铬砖熔剂的熔点较低，为1 170℃，熔化速度较快，为3 min，可以用于低铬铁水脱磷预处理。
3结论
(1)根据实验和二次正交回归分析，得到关于Ca0-Fe203一BaC03一CaF2一Cr203一MgO渣系熔点及熔速的回归方程，分别在α=0.05和α=O.1水平上显著。
(2)Ca0-Fe203一Bac03一CaF2一Cr203一MgO渣系熔剂熔点随着BaC03、CaF2质量分数的增加而降低;ω(MgO)<7%时对此渣系起助熔作用，随着Mg0的进一步增加，熔点升高。
(3)组分为21.5%Ca015%BaC03—40%Fe203—12.5%CaF2—5%Cr203-6%镁铬砖熔剂熔点较低，在1 170℃左右，熔速较快，CaF2含量合适可以用于低铬铁水脱磷预处理。
[参考文献]
[1] 田志红.用caocaF2一Fe0系渣进行钢水深脱磷[J].钢铁研究学报.2004.16(5)：23—27.
[2] Ishii，Fruehan R J.Desphosphorization equilibria between liquid iron and highly basic ca0-Based slags saturated with MgO[J].I&sM，1997。(2)：47—54.
[3]郭上型.钢液二次精炼用Ca0基熔剂的脱磷能力[J].特殊钢.2003.24(2)：6-9.
[4]陈家祥.钢铁冶金学(炼钢部分)[M].北京：冶金工业出版社.2001：41
[5]原徼，月桥文孝，佐野信雄.含夕口厶炭索饱和溶铁匕BaoBaF2系7于·y夕灭间力1)允力分配平衡挡土伊同系7乡·y少又中力Ba0叨活量[J].铁匕钢.1990，76(3)：48.
[6]王俭译.渣图集[M].北京：冶金工业出版社.1989：77～78.
