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1、4.1 4.1 铁水预处理的作用和效果u铁水预处理铁水在兑入炼钢炉之前，为除去某种有害成分(如S S、P P、Si Si 等)或提取/回收某种有益成分(如V V、Nb Nb 等)的处理过程。n分类 普通铁水预处理特殊铁水预处理单一脱S脱Si，同时脱P、S脱Cr、提V/Nb/Wp作用和效果有效提高铁水质量减轻炼钢负担为优化炼钢工艺，提高钢材质量创造良好条件对特殊铁水预处理而言，可有效回收利用有益元素，实现综合利用。第1页/共28页4.2 铁水预脱硫工艺1 1、基本原理基本原理 使用与硫的亲合力比铁与硫的亲合力大的元素或化合物，将硫化铁转变为更稳定的、极少溶解或完全不溶于铁液的硫化物；创造良好的动
2、力学条件，加速铁水中硫向反应地区的扩散和扩大脱硫剂与铁水之间的反应面积。u符合上述条件的典型脱硫剂有：苏打(Na(Na2 2C0C03 3)、石灰(CaO)(CaO)、食盐(NaCl)(NaCl)、氰氨化钙(CaCN(CaCN2 2)、镁(Mg)(Mg)、碳化钙(CaC(CaC2 2)等。它们可以单独使用，也可以混合使用。u目前普遍使用的脱硫剂是碳化钙、石灰和镁。其反应为：CaCCaC2 2+S=CaS+2C+S=CaS+2C石墨石墨 （1 1）第2页/共28页4.2 铁水预脱硫工艺取a aCaC2CaC2=a=aCaOCaO=P=PMgMg=a=aCaSCaS=a=aC C=P=PCOCO=
3、1;=1;在铁水温度分别为11501150、12501250和15501550时，计算铁水中硫的平衡含量第3页/共28页脱硫剂铁水温度/115012501550CaC2CaOMg2.310-83.310-31.210-71.610-71.710-31.210-61.210-53.510-42.510-4 不同温度下铁水中硫的平均含量/%/%uCaCCaC2 2是强的脱硫剂。其脱硫能力随温度升高而减弱，但在高温是强的脱硫剂。其脱硫能力随温度升高而减弱，但在高温下也具有强的脱硫能力。下也具有强的脱硫能力。u石灰的脱硫能力较差，但随温度石灰的脱硫能力较差，但随温度升高而增强升高而增强。因此，用石灰。
4、因此，用石灰脱硫时，应尽可能使铁水具有较高的温度。脱硫时，应尽可能使铁水具有较高的温度。u镁的脱硫能力强，但价格昂贵。镁脱硫时，反应激烈。一般镁的脱硫能力强，但价格昂贵。镁脱硫时，反应激烈。一般将镁粉渗入焦炭孔隙中制成镁焦，或与石灰制成混合物使用。将镁粉渗入焦炭孔隙中制成镁焦，或与石灰制成混合物使用。第4页/共28页2 2、铁水预脱硫方法铁水炉外脱硫的效果，反应的动力学条件非常重要。适当高的铁水温度以加速扩散；适当细小的脱硫剂粒度以扩大反应面积；利用脱硫剂(如NaNa2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3)本身放出气体加强搅拌或采用催化剂(如铝粉、萤石粉等)；采用强制搅拌的方法。1 1.
5、铁流搅拌法；2.2.机械搅拌法；3.3.喷吹气体搅拌法4.2 铁水预脱硫工艺第5页/共28页铁流搅拌法铁流搅拌法 靠铁水流的冲击使铁水与脱硫剂搅拌混合。此法的脱硫剂多用苏打粉或苏打粉与石灰粉和萤石粉的混合物。把脱硫剂加入高炉出铁槽中，或加入高炉、混铁炉或混铁车的铁水包中。u优点是设备和操作都很简单；u缺点是铁流搅拌的作用不足以使铁水与脱硫剂充分混合，因而脱硫效率低，而且不稳定。现代化的钢铁企业都不采用此法。但在设备简陋、铁水含硫又高的小钢铁厂，还经常被采用。第6页/共28页机械搅拌法 靠旋转沉入铁水中的搅拌器或转动盛铁水的容器使铁水与脱硫剂搅拌混合。采用搅拌器和采用转动容器机械搅拌法，均可控制
6、铁水与脱硫剂的搅拌时间和搅拌强度，用CaCCaC2 2作脱硫剂能得到90%90%的脱硫效率(单向摇包法搅拌混合较差，脱硫率比双向摇包法约低1010)，可以把铁水中的硫稳定地降低到0.0100.010。武钢旋转实心搅拌器的KRKR机械搅拌法，铁水的含硫量可从0.06%0.06%降低到0.0050.005。实践证明，此类脱硫设备可以用价廉的石灰进行有效的脱硫。设备最简单，脱硫效率高。转动容器的回转炉法和摇包法，由于设备复杂，维修费用高和难于大型化，发展前途不大。第7页/共28页搅拌器法搅拌器法旋转实心搅拌器的旋转实心搅拌器的搅拌法（搅拌法（KRKR法）法）旋转空心搅拌器的搅旋转空心搅拌器的搅拌法（
7、拌法（DORADORA法）法）第8页/共28页转动容器转动容器的机械搅拌法的机械搅拌法 单向摇包法 双向摇包法第9页/共28页喷吹气体搅拌法喷吹气体搅拌法u把氮气、氩气、天然气或压缩空气吹入铁水，使铁水与脱硫剂搅拌混合，图示。u气体可以从铁水的上部或底部吹入；脱硫剂可以直接加到铁水面上，也可以随气体喷入铁水。此法兼有操作灵活，易于控制，脱硫效率高和设备简单，几乎不受容量限制的优点，是很有前途的方法。n注意事项：n尽可能不让高炉渣进入铁水包；n在脱硫后不让含硫炉渣进入转炉；n使用机械化扒渣。第10页/共28页喷吹气体搅拌法铁水炉外脱硫喷吹气体搅拌法铁水炉外脱硫用气体携带脱硫剂向混铁车的铁水中喷吹
8、用气体携带脱硫剂向混铁车的铁水中喷吹第11页/共28页喷吹气体搅拌法铁水炉外脱硫喷吹气体搅拌法铁水炉外脱硫 由铁水包的上由铁水包的上部加脱硫剂，下部部加脱硫剂，下部通入气体搅拌。通入气体搅拌。镁脱硫方法目前国内普遍应用的方式有：单喷颗粒镁、CaO-Mg复合喷吹、CaC2-Mg复合喷吹，这几种方法均具有生产S0.005%铁水的深脱硫能力。第12页/共28页3、铁水预脱硫的优点铁水中CC、SiSi较高，fsfs，硫反应能力提高；铁水中OO较低，LsLs，脱硫效率高；搅拌充分，脱硫剂利用率高，脱硫速度快；铁水脱硫费用低；铁水脱硫可提高炼铁炼钢的生产能力、节约工序能源、降低成本。实际脱硫过程扒渣过程4
9、.2 4.2 铁水预脱硫工艺第13页/共28页 4、提高铁水脱硫效果的措施u热力学条件lfs（C、Si）；l降低氧位，即O、（O2）（加入铝）l脱硫剂用量（同时生产费用）；l控制好温度u动力学条件 l根据铁水条件及钢种要求，选择适当主脱硫剂。l即要满足脱硫要求，又要尽量降低脱硫成本且操作方便。l脱硫要求一般时（轻脱硫），脱硫剂组成以石灰粉为主；l生产低硫生铁时，以电石粉为主（深脱硫）。4.2 4.2 铁水预脱硫工艺第14页/共28页各种脱硫方法比较比较项目比较项目 铁水预脱硫铁水预脱硫 高炉高炉（顶吹）（顶吹）转炉转炉 电炉电炉(还原期还原期)炉外精炼炉外精炼气氛气氛 还原还原氧化氧化还原还原
10、C、Si 较高较高 较高较高fs 34（生铁）（生铁）1（钢）（钢）O较低较低 较低较低温度温度较高较高 动动力力学学条条件件（搅拌）（搅拌）较好较好 +较差较差 +一般一般 +一般一般 +最好最好+Ls 400500 3040 58 5080 1000 费用比较费用比较12616.96.1第15页/共28页4.3 铁水预脱硅工艺u铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术而发展起来的。u铁水中硅的氧势比磷的氧势低得多，当脱磷过程加入氧化剂后，硅与氧的结合能力远远大于磷与氧的结合能力，所以硅比磷优先氧化。1 1、铁水预脱硅基本原理l铁水中的硅与氧有很强的亲和力，因此硅很容易与氧反应而被氧化去除。l常用
11、的铁水脱硅剂均为氧化剂，主要有：固体氧化剂，如高碱度烧结矿、氧化铁皮、铁矿石、铁锰矿、烧结粉尘；气体氧化剂，如氧气或空气。第16页/共28页 脱磷前必须脱磷前必须优先将铁水硅氧优先将铁水硅氧化到远远低于高化到远远低于高炉铁水硅含量的炉铁水硅含量的0.15%0.15%以下，磷以下，磷才能被迅速氧化才能被迅速氧化去除。去除。硅含量与脱磷速率常数的关系图硅含量与脱磷速率常数的关系图 为了减少脱磷剂用量、提高脱磷效率，开发了铁水预脱硅为了减少脱磷剂用量、提高脱磷效率，开发了铁水预脱硅技术。技术。1 1、铁水预脱硅基本原理4.3 铁水预脱硅工艺第17页/共28页铁水预脱硅主要有铁水预脱硅主要有三种方法；
12、三种方法；高炉出铁沟脱硅高炉出铁沟脱硅；鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅；“两段式两段式”脱硅，即为前两种方法的结合，脱硅，即为前两种方法的结合，先在铁水沟内加脱硅剂脱硅，然后在鱼雷罐车或铁先在铁水沟内加脱硅剂脱硅，然后在鱼雷罐车或铁水罐中喷吹脱硅。水罐中喷吹脱硅。2 2、铁水预脱硅方法及其选择4.3 铁水预脱硅工艺第18页/共28页高炉出铁沟脱硅高炉出铁沟脱硅 优点优点：脱硅不占用：脱硅不占用时间，能大量处理，时间，能大量处理，温降小，时间短，温降小，时间短，渣铁分离方便。渣铁分离方便。缺点缺点：用于脱硅反：用于脱硅反应的氧的利用率低应的氧的利用率低和工作条件
13、较差。和工作条件较差。第19页/共28页铁水罐中喷射脱硅剂脱硅铁水罐中喷射脱硅剂脱硅 特特点点：工工作作条条件件好好，处处理理能能力力大大，脱脱硅硅效效率率高且稳定。高且稳定。缺缺点点：占占用用时时间长，温降较大。间长，温降较大。第20页/共28页“两段式两段式”脱硅法脱硅法 当铁水含硅量低于当铁水含硅量低于0.4%0.4%时，可采用铁水沟脱时，可采用铁水沟脱硅法。当硅含量大于硅法。当硅含量大于0.4%0.4%时，脱硅剂用量增大，时，脱硅剂用量增大，泡沫渣严重，适宜采用脱硅效率高的喷吹法或泡沫渣严重，适宜采用脱硅效率高的喷吹法或两段法。两段法。若炼钢厂扒渣能力不足，应采用两段脱硅法，若炼钢厂扒
14、渣能力不足，应采用两段脱硅法，利用挡渣器分离渣铁。利用挡渣器分离渣铁。日本新日铁某厂在高炉出铁沟和日本新日铁某厂在高炉出铁沟和300t300t鱼雷罐鱼雷罐车上采用两段法进行脱硅处理，处理后硅含量车上采用两段法进行脱硅处理，处理后硅含量可以达到可以达到0.12%0.12%。第21页/共28页4.4 4.4 铁水预脱磷工艺高强度、高韧性、高抗应力腐蚀性能钢种需求量的不断增加；为了降低氧气转炉钢的生产成本和实行少渣炼钢，也要求铁水磷含量小于0.015%0.015%。1 1、铁水预脱磷的基本原理l铁水中的磷首先氧化成P P2 2O O5 5，然后与强碱性氧化物结合成稳定的磷酸盐而去除。l在铁水预脱磷过
15、程中，首先要有适当的氧化剂将溶解于铁水中的磷氧化，然后采用强有力的固定剂，使被氧化的磷牢固地结合在炉渣中。第22页/共28页 在高炉出铁沟或出铁槽内进行脱磷在高炉出铁沟或出铁槽内进行脱磷 在铁水包或鱼雷罐车中进行预脱磷在铁水包或鱼雷罐车中进行预脱磷 在专用在专用转炉内转炉内进行铁水预脱磷进行铁水预脱磷 与鱼雷罐车内或铁水包内进行的铁水预处理脱与鱼雷罐车内或铁水包内进行的铁水预处理脱磷相比，在转炉内进行铁水脱磷预处理的优点是转磷相比，在转炉内进行铁水脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反应速度快、效率高、可节省造渣剂炉的容积大、反应速度快、效率高、可节省造渣剂的用量，吹氧量较大时也不易发生严重的溢渣
16、现象，的用量，吹氧量较大时也不易发生严重的溢渣现象，有利于生产超低磷钢，尤其是中高碳的超低磷钢。有利于生产超低磷钢，尤其是中高碳的超低磷钢。2 2、铁水预脱磷方法4.4 铁水预脱磷工艺第23页/共28页在氧化性条件下，渣铁间的磷硫分配比可表示为：3 3、铁水同时脱硫脱磷 在温度和铁水成分一定时，选择磷容量在温度和铁水成分一定时，选择磷容量C CP P和硫容量和硫容量C CS S较大的较大的渣系，就能得到较大的渣系，就能得到较大的L LP P和和L LS S值，实现同时脱磷脱硫。值，实现同时脱磷脱硫。在一定渣系条件下，可以通过控制熔渣在一定渣系条件下，可以通过控制熔渣铁水界面的氧位来铁水界面的氧
17、位来调节调节L LP P和和L LS S值的大小，即增大氧位能增大值的大小，即增大氧位能增大L LP P和减小和减小L LS S。根据铁水脱磷和脱硫的程度要求，控制合适的氧位，有效地根据铁水脱磷和脱硫的程度要求，控制合适的氧位，有效地实现铁水的同时脱磷脱硫。实现铁水的同时脱磷脱硫。4.4 铁水预脱磷工艺第24页/共28页4.5 4.5 铁水“三脱”工艺u铁水三脱工艺特点o优点：可实现转炉少渣冶炼（渣量 30 kg30 kgt t）。铁水脱硫有利于冶炼高碳钢、高锰钢、低磷钢、特殊钢（如轴承钢、不锈钢）等。可提高脱碳速度，有利于转炉高速冶炼。转炉吹炼终点时钢水锰含量高，可用锰矿直接完成钢水合金化。o缺点：铁水中发热元素减少，转炉的废钢加入量减少。n转炉少渣炼钢工艺铁水预处理将S、P（脱P需先脱Si）脱到转炉冶炼钢种的终点要求含量，转炉就无需为脱S、P进行造渣，而只承担脱C和升温任务的工艺。第25页/共28页 4.5 4.5 铁水“三脱”工艺SARP生产工艺流程图将高炉铁水首先脱Si，当Si0.1后，扒出高炉渣，然后喷吹苏打粉19kg/t，使铁水脱硫96，脱磷95。第26页/共28页 4.5 4.5 铁水“三脱”工艺铁水三脱预处理（ORP法）工艺流程第27页/共28页谢谢您的观看！第28页/共28页