随着工业水平的不断提高,人们对钢材质量的要求也不断提高。如何批量、稳定和高效率地生产超纯净钢成为目前钢铁冶炼流程中面临的主要技术难题之一。为满足连铸对钢水纯净度的要求,必须把钢液中的有害元素脱除到钢种要求的范围之内,其中钢中磷的去除一直是冶金工作者重点研究的对象。前人通过大量实验检测及分析证明了磷在转炉钢渣中是以2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体形式存在,且磷在2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅中较为稳定。为了通过改变渣系成分以提高磷在固溶体中的富集程度,本论文第一部分以转炉炼钢脱磷渣系CaO-SiO₂-FeO-MgO-MnO-P₂O₅为研究对象,通过FactSage软件研究了炉渣成分变化对磷在2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体相及液渣相间分配的影响规律。炉渣组元活度是影响炉渣热力学性质的主要因素之一,因此,论文第二部分基于离子分子共存理论模型计算了炉渣组元活度并研究了炉渣成分变化对渣系各组元活度的影响规律,基于计算结果定义了磷酸盐固溶体富集可能性N_C2S-C3P及富集程度R_C2S-C3P并分析炉渣成分对其影响规律。渣金间的磷分配比（L_P）是现阶段表征炉渣脱磷能力的重要参数,近年来理论模型广泛应用于渣金间磷分配比的计算,本论文第三部分验证了离子分子共存理论模型计算渣金间磷分配比的可行性并通过模型计算了炉渣成分对渣金间磷分配比的变化趋势。该结果可为改善转炉渣系成分以提高转炉脱磷效率提供热力学理论依据。本论文进行的工作及得到的结论如下:采用热力学软件FactSage对转炉脱磷渣系CaO-SiO₂-FeO-P₂O₅-MnO-MgO成分进行计算,讨论了炉渣成分对磷在固溶体相和液渣相之间的分配比L_P（l-ss）、磷在固溶体相中活度系数的影响。研究结果表明,当碱度从1.3增加到1.9时,L_P（l-ss）随着碱度的增加逐渐增大;随着碱度增加,硅酸二钙磷酸三钙固溶体相（nC₂S-C₃P）百分含量呈升高趋势,固溶体相中磷的活度系数呈下降趋势。当FeO含量从20%增加到32%的过程中,L_P（l-ss）从9.07降低到2.86;硅酸二钙（C₂S）及磷酸三钙（C₃P）含量均随着FeO含量的增加而减少,C₂S含量减少幅度较大;随着FeO含量增加,固溶体相中P₂O₅的活度系数逐渐增大。当P₂O₅含量从2%增加到10%时,L_P（l-ss）逐渐降低;随着渣中磷含量的增加,C₂S含量逐渐减少,C₃P含量逐渐增大;固溶体相中P₂O₅的活度系数随着炉渣中磷含量的增大而增大。通过离子分子共存理论模型对转炉脱磷渣系CaO-SiO₂-FeO-P₂O₅-MnO-MgO成分组元活度进行计算,讨论了炉渣碱度,FeO含量及P₂O₅含量对平衡时炉渣组元活度的影响;基于计算结果,定义了磷酸盐固溶体富集可能性(N_C2S-C3P)及富集程度(R_C2S-C3P)并分析炉渣成分对其影响。计算结果表明:随着炉渣二元碱度的增大,FeO、SiO₂、P₂O₅活度逐渐减小,CaO活度逐渐增大;复杂组元中2CaO·SiO₂及3CaO·P₂O₅组元活度先升高后降低,在碱度为1.9左右时达到最大值;N_C2S-C3P先增大后减小,在炉渣碱度为1.6左右时达到最大值,而R_C2S-C3P逐渐增大,且在炉渣碱度为2.2时达到最大值,之后基本不变。当FeO含量从20%增加到32%的过程中,CaO及P₂O₅活度值逐渐减小,2CaO·SiO₂与3CaO·P₂O₅均随着FeO含量的增加而减小;N_C2S-C3P与R_C2S-C3P均随着FeO含量的增大而减小。随着渣中P₂O₅含量增加,简单组元中FeO、P₂O₅活度逐渐增大,CaO活度逐渐减小;复杂组元中2CaO·SiO₂活度逐渐减小,3CaO·P₂O₅与之相反,随着P₂O₅含量增加其活度值逐渐增大;N_C2S-C3P随着P₂O₅含量增加逐渐增大而R_C2S-C3P逐渐减小。磷在硅酸二钙磷酸三钙固溶体中富集程度R_C2S-C3P与第二章中FactSage计算磷在硅酸二钙磷酸三钙固溶体相和液渣相间分配比L_P随着炉渣成分的变化存在相似的变化规律。基于离子分子共存理论模型、Healy模型、Suito 1模型、Suito 2模型、Suito 3模型、Zhang模型以及正规离子溶液模型等七种模型计算渣金间磷分配比（L_P）,将计算结果与实际工厂数据中的渣金间磷分配比进行比较,结果表明通过模型计算出的渣金间磷分配比数值远高于实测值。通过对模型的分析发现,离子分子共存理论模型能计算出各脱磷产物对应的磷分配比,计算结果能反应各脱磷产物对磷分配比的贡献。通过离子分子共存理论模型计算CaO-SiO₂-FeO-MgO-MnO-P₂O₅渣系渣金间磷分配比,并分析碱度、FeO含量及P₂O₅含量对磷分配比的影响。研究结果表明:C₃P对渣金间磷分配比的贡献远大于其它含磷化合物对磷分配比的贡献。在本文的计算条件下,随着炉渣二元碱度的升高,L_P逐渐增大;炉渣中FeO含量在20%⁴4%范围内,随着FeO含量的增大,L_P均呈现先增大后减小的趋势,当FeO含量在38%左右时取得最大值;随着炉渣中P₂O₅含量的增大,L_P逐渐减小。