Optimaliseren van staalprestaties: Defosforiseringsstrategieën

Defosforiseren van stalen

De effecten van fosfor (P) op de eigenschappen van stalen zijn samengevat in Tabel 1. Het is te zien dat P zowel positieve als negatieve effecten heeft op de eigenschappen van het staal.

Stalen met lage P-inhoud zijn nodig voor toepassingen waar hoge ductiliteit vereist is, zoals dunne bladen, dieptrekgestaal, en pijpleidingen etc. In de vroege dagen was P-controle geen grote uitdaging in staalproductie aangezien ijzererts met lage P-inhoud gemakkelijk en goedkoop beschikbaar was. Echter, in het recent verleden, vanwege hoge ijzerertprijzen, worden goedkopere ijzererts van bronnen die normaal hogere P-inhoud hebben gebruikt en dit heeft P-controle een belangrijke activiteit gemaakt tijdens de staalvervaardiging.

Naast P uit de ijzererts, komt P ook in het vloeibare staal door recycling van de BOF (basische zuurstofoven) slak. De recycling van de BOF-slak wordt gedaan door de sinterfabriek of direct in de hoogovens om de ijzer- en kalkinhoud van de slak te herwinnen en de problemen met slakafval te minimaliseren. De sinter of de BOF-slak die aan de hoogoven wordt toegevoegd, verhoogt onvermijdelijk de P-inhoud van het ruw ijzer en dus de P-belasting op het staalvervaardigingsproces.

Fosforreactie en thermodynamisch evenwicht

In geïntegreerde staalfabrieken vindt de verwijdering van P normaal plaats tijdens het primaire staalvervaardigingsproces, meestal het BOF-proces. Om te voldoen aan de nieuwe eisen aan P-controle, is het nodig om het begrip van de thermodynamica en kinetica van de P-verdelingsreactie tussen slak en metaalsmeltsels tijdens het staalvervaardigingsproces te verbeteren.

Defosforiseren van stalen is een zeer belangrijke metallurgische techniek in het staalvervaardigingsproces om hoge kwaliteit stalen te produceren. Aangezien de P-inhoud gecontroleerd wordt door de reacties in de BOF, is de dubbele slak techniek doorgaans toegepast om lage P gedoodde stalen te verkrijgen. Echter, deze techniek gaat vergezeld van een toename in bedrijfstijd en een afname van de opbrengst van het staal. Naast de productiviteitsproblemen met deze techniek, wordt er ook een enorme hoeveelheid BOF-slak gegenereerd tijdens de operatie van de BOF.

Fosfor kan ook tijdens het staalverfijningsproces worden verwijderd. In feite kan meer dan 90% van de input P in de smelt in de BOF worden verwijderd. De verfijningscapaciteit van de slak hangt af van veel variabelen zoals slak- en metaalsamenstellingen, temperatuur, tijd en intensiteit van slak/metaal roeren.

De inhoud van P in vloeibaar staal tijdens tappen, ontzuring, inertgas blazen, en gieten kan geleidelijk toenemen door de introductie ervan met ontzuurders en reductie uit een slak. Deze mogelijkheid moet in aanmerking genomen worden voor het handhaven van de defosforiseringscondities in het vloeibare staal. Als resultaat van reacties tussen het staal, slak, en ontzuurders, verschuift het P-evenwicht naar een toename van de P-inhoud in het staal ondanks een significante daling van de temperatuur. In dit geval hangt defosforiseren wezenlijk af van de verhouding van het staal tot slak gewicht. De rol van deze factoren kan worden afgeleid uit de volgende P-balansvergelijking.

(P-inhoud in pan slak) + (P-inhoud in pan staal) = (P-inhoud in getapt metaal) + (P-inhoud in slak vastgehouden door staal in pan) + (P van ontzuurders).

Fosforreactie en thermodynamisch evenwicht

De initiële uitgebreide studies over defosforiseren werden uitgevoerd tijdens de jaren 1940. Deze studies observeerden dat FeO en CaO noodzakelijke slakbestanddelen zijn voor de defosforisatie van staal. Deze studies toonden ook aan dat de defosforisatiereactie exotherm is en dat de slakcapaciteit voor defosforisatie afneemt met temperatuur. De studies hebben ook waargenomen dat defosforisatie verbeterd wordt door een daling van de temperatuur en toename van FeO-inhoud en basiciteit van de slak.

Veel correlaties zijn ontwikkeld om de P-verdelingsratio te voorspellen als functie van metaal- en slaksamenstelling alsook temperatuur. Echter, er zijn nog steeds meningsverschillen in de laboratoriumgegevens en het evenwichts P-verdeling dat kan worden voorspeld.

Hoewel de kwantificering van P-evenwicht extremelijk belangrijk is, werken veel van de staalvervaardigingsovens niet bij evenwicht, meestal door vloeibare slakvorming, kinetica en tijdsbeperkingen. Dus is het belangrijk te weten hoe dicht bij evenwicht staalvervaardigingsovens opereren om optimale slaksamenstellingen te suggereren die defosforisatie bevorderen.

Het werd tijdens vroege studies opgemerkt dat de roercondities en slaksamenstelling twee sleutelvariabelen zijn om optimale P-verwijdering mogelijk te maken. Ook, oververzadiging van de slak met CaO en MgO lijkt het proces niet in enige mate te versterken.

Het werd tijdens deze studies gevonden dat dynamische grensvlakfenomenen aan het metaal-slak grensvlak waarschijnlijk een significante rol spelen in het kinetische gedrag van het systeem, door de uitwisseling van oppervlakte-actieve elementen, zoals zuurstof (O₂), die de grensvlakspanning dramatisch verlaagt en spontane emulsificatie veroorzaakt. Het werd ook gevonden dat P geen rol speelt in spontane emulsificatie en dat het snel wordt verwijderd vóór de aanvang van dynamische grensvlakfenomenen. Emulsificatie wordt misschien veroorzaakt door ontzuring van het metaal na P-verwijdering heeft plaatsgevonden en het metaal supersatureerd is geraakt met O₂ door een onbekende reden. De geschatte oppervlakte neemt snel toe met meer dan een orde van grootte tijdens de begin- en intermediaire periodes van de reactie. De metaaldruppel breekt in honderden kleine druppels, effectief het metaal emulsifierend in de slak. Met de tijd neemt het oppervlak af en de metaaldruppels coalesceren. Vergelijkbare resultaten werden waargenomen voor een ijzer (Fe) druppel die geoxideerd wordt.

In de jaren 1950 werd voorgesteld dat het voldoende is om de reactie in zijn eenvoudigste vorm te beschouwen als hieronder gegeven.

2P + 5O = P₂O₅ (vloeibaar)

De vrije energie geassocieerd met de reactie werd geëvalueerd met een schatting van de entropie van smelting van P₂O₅, zodat

ΔG = –740375 + 535,365T J/mol

Bij T meer dan 1382 K, wordt ΔG positief wat resulteert in decompositie van P₂O₅ naar P en O. Dus verwijdering van P vereist dat P₂O₅ gereduceerd moet worden. De activiteitscoëfficiënt van P₂O₅ wordt verhoogd door silica (SiO₂) en verlaagd door basische oxiden zoals CaO en MgO.

Tijdens de jaren 1980 werden verder studies uitgevoerd naar P-verdeling in diverse slaksystemen. Deze studies hebben aangegeven dat de P-verdelingsratio toeneemt met toenemende inhoud van CaO in de slak en met dalende temperatuur. Het is ook gezien dat het effect van CaF₂ op defosforisatie hetzelfde is als CaO zonder het smeltpunt van de slak te verhogen. De effecten van bariumoxide (BaO) en natriumoxide (Na₂O) op P-verdeling werden ook bestudeerd. Deze studies concludeerden dat de CaO-equivalenten van Na₂O en BaO respectievelijk 1,2 en 0,9 zijn op gewichtsprocentbasis.

De P-verdeling in de verschillende slaksystemen is talloze keren bestudeerd en verschillende correlaties zijn ontwikkeld. De verschillende conclusies van deze studies zijn hieronder samengevat.

• De CaO, MgO, SiO₂, P₂O₅, FeO, en MnO inhoud van de slak hebben invloed op de P-verdeling.
• De vloeibare slak is volledig geïoniseerd en P in de slak bestaat als een fosfaation.
• De log van de P-verdeling neemt toe met 2,5 log % FeO zoals voorspeld door de thermodynamica en het verhogen van de slakbasiciteit verhoogt ook de verdelingscoëfficiënt.
• Het verhogen van de slakbasiciteit (CaO/SiO₂) tot 2,0 heeft een sterke toenemende invloed op de P-verdeling. Echter, de toename is veel minder uitgesproken met basiciteiten boven 2,5.
• De P-verdelingsratio neemt initieel toe met toenemende FeO-inhoud maar daalt daarna na bereiking van een bepaald niveau. Dit niveau is een functie van slakbasiciteit en temperatuur. Deze conclusies gelden ook voor FeO-inhoud in de slak tussen 15% en 25%. Meer specifiek, de P-verdeling is onafhankelijk van FeO-inhoud boven 19%. Bovendien lijkt de P-verdeling lager met een toename van MgO-inhoud bij temperaturen van 1600 °C en 1650 °C.
• Voor slakken bevattend 0,2% tot 1,0% P₂O₅ is de log van de activiteitscoëfficiënt van P₂O₅ een lineaire functie van CaO- en MgO-inhoud en is er geen temperatuurafhankelijkheid. Voor slakken met P₂O₅ meer dan 1% is de log van de activiteitscoëfficiënt van P₂O₅ ook een lineaire functie van CaO maar heeft ook temperatuurafhankelijkheid.
• Toename in de concentraties van Ca²⁺, Fe²⁺ en Mg²⁺ resulteert in een afname van de activiteitscoëfficiënt van P₂O₅ terwijl (SiO₄)⁴⁻ het tegenovergestelde effect heeft.
• Polymerisatie van P treedt niet uitgebreid op in de slakken die normaal in staalvervaardiging gevonden worden.

Andere benaderingen om P-verdeling tussen staal en slak te modelleren zijn ook geprobeerd. In 2011 is een uitputtend thermodynamisch model gebaseerd op de ionen-en-moleculen coëxistentie theorie (IMCT) ontwikkeld om de P-verdelingsratio te voorspellen tussen CaO-SiO₂-FeO-Fe₂O₃-MnO-Al₂O₃-P₂O₅ slakken en vloeibaar staal. De IMCT veronderstelt dat de slak samengesteld is uit eenvoudige ionen, zoals Ca²⁺, Fe²⁺, Mg²⁺ en O²⁻; eenvoudige moleculen, P₂O₅, SiO₂ en Al₂O₃; silicaten, aluminaten en vele anderen als complexe moleculen. Elke ionische deeltjesneemt deel aan reacties om complexe moleculen te vormen van (Me²⁺ en O²⁻) ionenparen en eenvoudige moleculen en zijn onder thermodynamisch evenwicht. De mogelijke P-moleculen die in aanmerking worden genomen zijn P₂O₅, 3FeO·P₂O₅, 4FeO·P₂O₅, 2CaO·P₂O₅, 3CaO·P₂O₅, 4CaO·P₂O₅, 2MgO·P₂O₅, 3MgO·P₂O₅ en 3MnO·P₂O₅. Het is gevonden dat 3CaO·P₂O₅ en 4CaO·P₂O₅ een bijdrage hebben aan de gemeten P-verdeling van respectievelijk 96% en 4%.

De discussie tot nu toe betrof het P-evenwicht tussen vloeibaar staal en vloeibare slak. Echter, vanwege de multicomponent aard van staalvervaardigings slakken, is het niet ongebruikelijk om mogelijke vaste fasen in evenwicht met de vloeibare slak te hebben. Substantiële studies zijn uitgevoerd op specifieke vaste fasen die gemeenschappelijk zijn in staalvervaardigings slakken. Meer specifiek, studies hebben zich gericht op slakken bevattende 2CaO·SiO₂ en CaO deeltjes. Deze vaste fasen zijn normaal aanwezig in staalvervaardigings slakken tijdens BOF-proces en kunnen een rol spelen in defosforisatie aangezien fosfaten in hen opgelost kunnen worden.

Fosforverfijning in BOF-proces

'Een goede staalmaker is ook een goede slakmaker' is een populair gezegde onder staalvervaardigingspersoneel en is zeer relevant in de context van BOF-proces. Het hebben van goede controle over slakvorming en samenstelling maakt optimale verfijning mogelijk en minimaliseert het risico op herblazen van O₂ of extra toevoegingen aan het einde van de hitte. Tijdens het begin van de blasting wordt de lans hoog boven het oppervlak van het metaal gehouden. Tijdens de eerste 3 tot 4 minuten oxideert Si (silicium) uit het metaal snel samen met Fe, vormend een slak rijk in FeO en SiO₂. Aanzienlijke hoeveelheden kalk en dolomitische kalk worden in de BOF toegevoegd. Naarmate de blasting voortgaat, lost vaste kalk continu op in de vloeibare slak, wat de slakmassa en basiciteit verhoogt. Naarmate ontkoolstofing voortgaat, begint de slak te schuimen en het gegenereerde CO-gas reduceert de FeO-inhoud in de slak. Dicht bij het einde van de blasting, daalt de ontkoolstofingssnelheid en wordt Fe-oxidatie weer significant. Doorheen de blasting stijgt de metaaltemperatuur stabiel van 1350 °C tot 1650 °C en de slaktemperatuur is doorgaans 50 °C hoger dan het metaal aan het einde van de blasting.

Het mechanisme van kalkoplossing is erg relevant voor BOF-proces en P-verwijdering. Het bereiken van snelle oplossing van kalk tijdens het BOF-proces biedt goede mogelijkheid om productiviteit te verhogen, proces tijd en kosten te reduceren. Het oplossingsmechanisme van kalk is een functie van slaksamenstelling en het verzadigingsniveau van dicalciumsilicaat (2CaO·SiO₂). De initiële slak is rijk in FeO en SiO₂. Wanneer kalk voor het eerst wordt toegevoegd en begint op te lossen, vormt een laag van 2CaO·SiO₂ rond de vaste deeltjes en vertraagt de kalkoplossingssnelheid. Deze vaste laag kan breken en slak kan verder in de poriën van het kalkdeeltje penetreren en de oplossing voortzetten. De slakpenetratie is een functie van viscositeit en poriegrootte van het vaste deeltje.

Aangezien in het BOF-proces er frequent enkele vaste oxidefasen zijn die coëxisteren met de slak, is het belangrijk te begrijpen hoe vaste deeltjes de P-verwijdering kunnen beïnvloeden. Verschillende studies hebben gekeken naar de oplosbaarheid van P in verschillende vaste deeltjes zoals CaO, 2CaO·SiO₂ en 3CaO·SiO₂. De volgende zijn enkele van de conclusies van deze studies.

• Fosforverdeling tussen de 2CaO·SiO₂ deeltjes en de slak varieert tussen 2 tot 70 naarmate de FeO-inhoud en basiciteit in de slak toeneemt. De temperatuurafhankelijkheid van P-verdeling wordt als erg zwak gevonden en de geïsoleerde 2CaO·SiO₂ deeltjes tonen complete uniforme transformatie naar 2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅ binnen 5 seconden.
• Bij contact met de CaO-FeO-SiO₂-P₂O₅ slak, wordt het CaO deeltje snel ingekapseld door een laag van 2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅ en een CaO-FeO slak zonder P₂O₅ wordt gevormd tussen het CaO deeltje en de 2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅ vaste oplossing.
• Er zijn twee mogelijke routes voor P-overdracht van slak naar 2CaO·SiO₂. In de eerste route, zou 2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅ neerslaan uit de vloeibare slak na P-overdracht van de metaalfase. In de tweede mogelijke route, zijn 2CaO·SiO₂ deeltjes al aanwezig in de slak vóór P-overdracht van het metaal. P diffundeert dan in het neergeslagen, P-vrije, 2CaO·SiO₂ deeltje. Het is gevonden dat de P-overdrachtssnelheid door de neerslagroute veel sneller is dan door de diffusieroute. Dit wijst op het feit dat het hebben van pre-bestaande 2CaO·SiO₂ deeltjes niet noodzakelijk P-verwijdering verbetert.

Tijdens de blasting in BOF-proces wordt een erg dynamische omgeving gecreëerd. Als de O₂-straaal het oppervlak van de slak raakt, en vervolgens het vloeibare metaal, creëert het een driedelige gas-slak-metaal emulsie, wat de totale grensvlakoppervlakte aanzienlijk vergroot die beschikbaar is voor diverse chemische reacties tussen de fasen. Metaaldruppels worden continu uit de bulk metaalbad in het slak-gas mengsel geëjecteerd waar ze voor een gegeven hoeveelheid tijd kunnen reageren. De generatie van deze metaaldruppels is zeer belangrijk voor de kinetica binnen de BOF.

De verfijningssnelheid, tijdens het BOF-proces, is niet alleen een functie van de chemische kinetica maar ook een functie van de verblijftijd die een gegeven metaaldruppel in de slak doorbrengt. De berekende verblijftijd van een metaaldruppel die uit de bulk metaal in een ballistische baan over de slak reist, is minder dan 1 seconde wat te kort is voor een gegeven druppel om in significante mate te reageren. Echter, tijdens de studie van het gedrag van Fe-C druppels in slak, is waargenomen dat de vorming van een gas 'halo' tijdens ontkoolstofing, de metaaldruppel in de slak opschort van 50 seconden tot 200 seconden. Gebaseerd op deze waarnemingen, is het model gewijzigd om het effect van ontkoolstofing op de schijnbare dichtheid van een metaaldruppel te includeren en is in staat om consistente verblijftijden te voorspellen.

Het rapport getiteld 'Imphos: Verbeteren van Fosforverfijning' gepubliceerd in 2011 heeft, onder andere onderwerpen, gekeken naar metaal/slak verhoudingsprofielen, grootteverdeling van metaaldruppels in de slak/metaal emulsie, P-verdeling aan slak-metaal grensvlak en kalkoplossing. Het rapport heeft vijf P-verwijderingsprofielen gedefinieerd zoals getoond in Fig 1. Deze profielen zijn (i) nabij constante P-profiel, (ii) P-reversieprofiel, (iii) hoge P-verwijderingsprofiel, (iv) P-reversie en vertraging profiel, en (v) reversie met snelle P-verwijdering profiel. Voor elk van deze profielen is de hoeveelheid metaal en de chemische samenstelling bestudeerd voor de slak/metaal emulsie en voor de bulk bad. Het is gevonden dat de P-inhoud van de metaaldruppels in slak meestal lager is dan of gelijk aan de bulk bad, wijzend op het feit dat P-verwijdering gedreven wordt door defosforisatie van metaaldruppels aanwezig in de slak/metaal emulsie eerder dan in de bulk bad. Een interessante waarneming in het rapport is dat, tijdens de vroege stadia van de blasting, P-verwijdering in de geëmulsifieerde druppels veel sneller gebeurde dan ontkoolstofing.

Metaaldruppels blijken extreem uitgeput in P (veel minder dan 100 ppm) terwijl er wel meer dan 1% C in de bad is. Dit is potentieel gerelateerd aan de gas 'halo' en emulsificatie, die de verblijftijd van druppels tijdens de vroege stadia van de blasting kan vergroten, wat het voldoende tijd geeft om te reageren met de sterk oxidiserende slak aanwezig, resulterend in snelle P-verwijdering als de druppelgrootte geschikt is. Aangezien P-verwijdering sterk gerelateerd is aan de generatie van metaaldruppels, is er een ideale lanshoogte tijdens elk stadium van de blasting om druppelgeneratie te maximaliseren en een goede slak/metaal/gas emulsie te creëren. Het wordt waargenomen dat naarmate de lanshoogte afneemt, minder metaaldruppels gegenereerd worden.

Fig 1 Verschillende profielen van P-verwijdering

Het defosforisatiemechanisme in het BOF-proces kan als volgt worden samengevat.

• Tijdens het begin van de blasting, waar de O₂-lans hoog gehouden wordt, wordt goede uitleping van druppels bereikt en gebeurt P-verwijdering snel.
• Naarmate de blasting voortgaat en ontkoolstofing begint CO-gas te genereren, wordt FeO in de slak gereduceerd en kan de slak niet voldoende oxidiserend worden. Dit kan resulteren in reversie van P in de smelt als druppels gerefosforeerd worden en terugkeren naar de bulk metaal. Dit is vooral belangrijk als oplossing van kalk niet optimaal is.
• Dichter bij het einde van de blasting, vertraagt ontkoolstofing en neemt de FeO-inhoud in de slak toe wat defosforisatie weer gunstig maakt. Dit kan echter niet voldoende zijn om de mogelijke reversie die eerder plaatsvond te compenseren.
• Optimale resultaten kunnen bereikt worden door FeO en CaO in de slak nauw te monitoren. IJzererts toevoegingen kunnen helpen om ideale FeO-inhoud te handhaven om P-oxidatie in parallel met ontkoolstofing voort te zetten.

Kinetica van fosforverwijdering

Hoewel P-evenwicht wijd is bestudeerd, is de kinetica van P-verwijdering niet in die mate bestudeerd. Echter, dezelfde principes voor andere hoge-temperatuur metallurgische reacties gelden. Wanneer P opgelost in Fe contact maakt met slak, vinden verschillende stappen plaats tijdens de defosforisatiereactie die een basale illustratie van het fenomeen bieden. Deze stappen zijn als volgt.

• Massaoverdracht in de metaalfase van [P] en [O] naar het slak-metaal grensvlak
• Massaoverdracht in de slakfase van (O²⁻) naar het slak-metaal grensvlak
• Chemische reactie aan het slak-metaal grensvlak voor de vorming van (PO₄)³⁻
• Massaoverdracht in de slakfase van (PO₄)³⁻ weg van het reactiegrensvlak

Aangezien de defosforisatie plaatsvindt bij hoge temperaturen, is het redelijk om aan te nemen dat de chemische reactie aan het grensvlak snel is en in evenwicht. Daarom zijn de mogelijke snelheidsbepalende stappen massaoverdracht in de metaal- of slakfasen of beide, als aangenomen wordt dat er geen vaste fasen in de slak aanwezig zijn die fosfor kunnen absorberen.

Een van de studies over de kinetica van defosforisatie van Fe-C(verzadigd)-P ruw ijzer door oxidiserende slakken, toont aan dat een van de hoofduitdagingen in defosforisatie van vloeibaar metaal is om de dryvende kracht voor de reactie correct te kwantificeren door de niet-evenwichts O₂-potentieel aan het slak/metaal grensvlak. Deze niet-evenwicht ontstaat door de ontkoolstofing van vloeibaar metaal wat de O₂-potentieel in het metaal verlaagt. In dergelijke gevallen is de slak bij een hoog O₂-potentieel terwijl het metaal bij een laag O₂-potentieel is. Tijdens de studie is gevonden dat de defosforisatiereactie eerste-orde kinetische snelheid volgt ten opzichte van P-concentratie in het metaal en hogere FeO-inhoud verhoogt de massaoverdrachtscoëfficiënt van de slak door een afname in viscositeit, zelfs al kan FeO ook positief of negatief de dryvende kracht van de reactie beïnvloeden. De studie gaf ook aan dat massaoverdracht in de slakfase de snelheidsbepalende stap is in de defosforisatie van metaal.

Meer recent, een andere studie gebruikte een wiskundige benadering om de massaoverdracht van P tussen metaal en slak te kwantificeren. De studie heeft getoond dat de schijnbare massaoverdrachtscoëfficiënt een functie lijkt te zijn van grensvlakspanning, wat beïnvloed wordt door de massavloei van een oppervlakte-actief element, zoals O₂, met name onder snelle massaoverdrachtscondities. De veranderingen in de massaoverdrachtsparameter zijn gerelateerd aan dynamisch grensvlakfenomeen wat de massaoverdracht versterkt tijdens periodes van hoge vloei van O₂ over het grensvlak. Deze hoge vloei van O₂ wordt voorgesteld om de grensvlakspanning tijdens de reactie te verlagen wat leidt tot een toename in het grensvlakoppervlak of massaoverdrachtscoëfficiënt of beide.

Verschillende studies hebben getoond dat spontane emulsificatie kan optreden tijdens periodes van intense massaoverdracht van oppervlakte-actieve elementen door een erg uitgesproken reductie in de grensvlakspanning tussen twee onmengbare vloeistoffen. Ook, voor de evenwichts grensvlakspanning, spelen de O₂- en S- (zwavel) inhoud in het metaal een significante rol in de waargenomen evenwichtsspanning. De toevoeging van CaF₂ en Na₂O verhogen de grensvlakspanning maar MnO toevoegingen neigen het te verlagen. Een van de studies heeft getoond dat wanneer de O₂-vloei groter wordt dan ongeveer 0,1 g-atomaire eenheden/m² sec, de grensvlakspanning een waarde benadert die dicht bij nul ligt. Wanneer O₂-vloei lager wordt dan 0,01 g-atomaire eenheden/m² sec, neemt de grensvlakspanning snel toe tot een waarde dicht bij de evenwichtsspanning.

De defosforisatiekinetica is veel minder bestudeerd dan P-evenwicht tussen metaal-slak. Er zijn meningsverschillen of massaoverdracht in het metaal, slak of beide de snelheid van de reactie controleert. Vanwege de aard van de reactie, lijkt een dynamisch grensvlakfenomeen een significante rol te spelen in de algehele reactiesnelheid. Spontane emulsificatie lijkt op te treden wanneer snelle massaoverdracht van O₂ plaatsvindt aan het grensvlak van metaal-slak systemen. Dit resulteert in een aanzienlijke afname in grensvlakspanning, wat de reactieoppervlakte en de algehele snelheid verhoogt. Echter, directe berekening van veranderingen in reactieoppervlak door spontane emulsificatie blijft erg moeilijk.