冶金新鐵水預(yù)處理ppt課件

1、冶金新技術(shù) 第二篇：煉鋼新技術(shù) 主要內(nèi)容 1、鐵水預(yù)處理 2、轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù) 3、無缺陷連鑄坯 4、爐外精煉，LF/VD,第一章 鐵水預(yù)處理 本章主要內(nèi)容 1、鐵水預(yù)處理意義 2、鐵水預(yù)處理脫硅（重點(diǎn)） 3、鐵水預(yù)處理脫磷（重點(diǎn)） 4、同時(shí)脫磷脫硫（難點(diǎn),1、鐵水預(yù)處理意義和發(fā)展概況 1.1、降低成品鋼中磷、硫含量 （1）使進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水初始P、S含量比較低，為最終鋼坯獲 得低P、低S創(chuàng)造條件； （2）國外冶金技術(shù)先進(jìn)的國家成品鋼中P、S含量控制比我國 低； 1.2、優(yōu)化工藝過程 （1）根據(jù)各個(gè)反應(yīng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)反應(yīng)器； （2）高爐可以適應(yīng)各種原料，因鐵水成分基本要求放寬； （3）轉(zhuǎn)爐負(fù)擔(dān)減輕，

2、冶煉周期縮短； （4）成本方面： 增加部分：增設(shè)預(yù)處理站，處理成本，（包括粉劑 ） 減少部分：轉(zhuǎn)爐造渣用料減少，金屬損失減少， 渣量減少，錳鐵用量減少 綜合：見圖所示,少渣煉鋼,優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo),降低噸鋼成本,1.3、提高優(yōu)質(zhì)鋼的比例 1.4、日本、美國發(fā)展迅速 （1）100%進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫硫 （2）40%80% 進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷 （3）脫磷、脫硫技術(shù)比較成熟,1.5、國內(nèi)基本狀況 1.5.1、寶鋼 一煉鋼：鐵水預(yù)處理脫硫 扒渣 LD 爐外精煉 CC 二煉鋼：脫硅扒渣 脫磷扒渣脫硫扒渣 LD 爐外精煉CC （1） 設(shè)備特點(diǎn) 1) 流態(tài)化裝置性能可靠 -粉劑在噴粉罐上部呈懸浮狀,粉劑和氣流均

3、勻混合，不會(huì)產(chǎn)生“喉 喘”； 2) 噴粉速度在線控制和調(diào)節(jié) -噴粉速度控制較精確，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)使噴粉速度符合熔池反應(yīng)規(guī) 律節(jié)約時(shí)間節(jié)省物料,3) 噴粉罐內(nèi)壓力恒定 -通過對(duì)噴粉罐頂?shù)膲毫τ枰钥刂疲瑢?shí)現(xiàn)罐內(nèi)壓力恒定，從而使流 速穩(wěn)定； 4)噴槍設(shè)計(jì)新穎 -倒“T”型，符合魚雷罐內(nèi)型熔池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)需要，內(nèi)管用不銹鋼 材質(zhì)，用以噴吹N2和O2， 外管噴吹N2和粉劑 ，噴槍外用高鋁澆 注料； 5) 自動(dòng)化程度高 -USOP：操作站，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與控制； -UFCH：控制裝置； -UFMM：監(jiān)視裝置； 實(shí)現(xiàn)噴吹全過程的“信息操作”，達(dá) 到最優(yōu)化,1-2-3 混鐵車脫硫間布置圖,1-2-5 混鐵車脫硫間的

4、設(shè)備流程圖,3）寶鋼三脫粉劑組成,4）二煉鋼鐵水預(yù)處理工藝 寶鋼鐵水預(yù)處理脫磷從1998年開始進(jìn)行，在擺動(dòng)溜槽內(nèi)設(shè)擋板撇脫硅渣；然后在鐵水處理站先脫磷，不扒渣，接著用100%蘇打脫硫。其脫磷率8590%，脫硫率8286%。 （5）不扒脫磷渣，蘇打的特殊性。 （6）一煉鋼石灰、電石兩種粉劑,1.5.2、太鋼 （1）工藝流程 ： 1） 脫硫 2） 脫硅、脫磷、脫硫 3） 鐵水溝脫硅、鐵水站脫硅、同 時(shí)脫磷、脫硫 （2）處理能力，設(shè)備性能 1）設(shè)備占地1700m3，設(shè)備總重148t，年處理脫硫鐵水0萬t，脫磷 鐵水 7.8萬t. 2) 儲(chǔ)粉噴吹系統(tǒng)：下出粉型，計(jì)算機(jī)控制,4)采用固定臺(tái)式懸臂液壓扒渣

5、機(jī) 5）噴粉槍 日本原裝噴粉槍 太鋼試制3種槍：高鋁石墨組裝噴粉槍 高鋁碳化硅整體搗鑄噴粉槍 普通高鋁質(zhì)整體搗鑄噴粉槍 使用結(jié)果表明：高鋁石墨組裝噴粉槍達(dá)到日本原裝噴粉槍 的壽命。 說明我們國家完全可以達(dá)到國際先進(jìn)水平不一定依賴進(jìn)口,3） 三脫粉劑wt,4） 處理過程中、CI的變化,1.5、與國外冶金技術(shù)先進(jìn)的國家之間的差距 （1） 處理比高，入轉(zhuǎn)爐磷、硫含量低 （2）處理比高：我 國：鐵水預(yù)處理脫硫：25%； 脫磷：10% 先進(jìn)國家：脫硫：80%100%； 脫磷： 40%80% 如日本：新日鐵，八幡廠：100% 新日鐵，君津廠：100% 新日鐵，大分廠：100% （3）工藝比較先進(jìn),l 較多

6、采用鐵水溝脫硅 日本各大鋼廠普遍采用鐵水溝脫硅的方式，認(rèn)為有許多優(yōu)點(diǎn)，如八幡、君津、大分、歌山、鹿島等廠家都采用了這種預(yù)處理方式。脫硅率一般在40左右，雖然脫硅率不高，但為其后的進(jìn)一步脫硅和脫磷創(chuàng)造了良好的條件。日中島由尾并做了中間性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究。 日本采用鐵水溝脫硅其后仍然設(shè)立鐵水脫硅站，兩者是結(jié)合起來的。鐵水溝脫硅后，不僅鐵水站的脫硅任務(wù)大大減輕，而且可以減少噴濺，同時(shí)硅也可以脫得更低,2、鐵水預(yù)處理脫硅 2.1、脫硅的目的 （1）（傳統(tǒng)）轉(zhuǎn)爐冶煉最合適的硅含量：0.25%0.35% 從轉(zhuǎn)爐冶煉的角度來看，基本上不需要脫硅。 （2）Si的氧化趨勢比P強(qiáng)，Si高無法脫磷；所以脫硅 主要為脫磷

7、創(chuàng)造條件。 2.2、鐵水預(yù)處理脫硅的工藝實(shí)施 （1）鐵水溝脫硅和預(yù)處理站脫硅 兩種方法簡介,2）鐵水溝脫硅 1）溫降小，能大量進(jìn)行處理； 2）不需要增加預(yù)處理時(shí)間，不占用鐵水罐； 3）可以用噴吹法，也可以用投入法， 4）用撇渣器撇渣，不用增設(shè)扒渣設(shè)備； 5）脫硅率不高，50%75%。 6）操作環(huán)境問題；因高爐出鐵場本身比較狹窄， 本身環(huán)境污染嚴(yán)重，增加脫硅項(xiàng)目后，更造成操作環(huán)境惡 化,3）鐵水站脫硅 1）鐵水站脫硅在鐵水罐或魚雷罐車中進(jìn)行。 2）操作條件好，對(duì)操作環(huán)境污染小； 3）脫硅效率高、穩(wěn)定。 4）缺點(diǎn)是占用一定時(shí)間（處理時(shí)間，又導(dǎo)致溫降） （4）選哪一種需要考慮的因素： 鐵水含硅量；

8、高爐場地,2.3、脫硅劑 主要有：氧氣；鐵礦石；氧化鐵皮加少量石灰 （1）氧氣 反應(yīng)式：Si+O2=（SiO2） 2C+ O2=2CO； 2Mn+ O2=2（MnO） （2）鐵礦石 Si+2（FeO）=SiO2+2Fe （3）氧化鐵皮加少量石灰 Si+2（FeO）+2（CaO）=（2CaOSiO2）+2Fe 加入石灰的目的降低SiO2的活度,2.4、鐵水預(yù)處理脫磷前合適的硅含量 討論脫硅深度的問題。 （1）Si0：鐵水預(yù)處理脫硅是為脫磷作準(zhǔn)備的。一些研究者指 出，鐵水預(yù)處理脫磷的條件是Si0.15，但也有的學(xué)者認(rèn)為 Si0.20 即可進(jìn)行脫磷，有的學(xué)者認(rèn)為Si0.10 才能有效 的脫磷。日本中

9、島等對(duì)鐵水的同時(shí)脫硅、脫磷進(jìn)行了中間實(shí)驗(yàn) 研究，在硅含量為0.4 時(shí)即用高堿度渣吹氧進(jìn)行同時(shí)脫硅、 脫磷，Si最終與P同時(shí)下降。一般磷達(dá)到0.006 時(shí)磷達(dá)到 0.004,2）硅含量以小于0.08-0.12 為宜； 這一含量大部分冶金工作者認(rèn)識(shí)趨于一致。 （3）脫磷過程中Si繼續(xù)下降 即使在硅小于0.10 的情況下，隨著脫磷的進(jìn)行，硅會(huì) 繼續(xù)下降；同時(shí)錳、碳也有一定的損耗。因此鐵水預(yù)處 理脫磷對(duì)煉鋼有一定影響,2.5、脫硅過程引起的泡沫渣 （1）脫硅過程中碳參與反應(yīng)： 產(chǎn)生具有攪拌作用的氣體 （2）泡沫渣現(xiàn)象 1）轉(zhuǎn)爐、電弧爐、LF爐需要泡沫渣 轉(zhuǎn)爐是自然形成，三相乳化促進(jìn)反應(yīng)； 電弧爐適當(dāng)造

10、渣，在脫碳反應(yīng)形成泡沫渣； LF爐電弧加熱完全靠人力造泡沫渣， 2）泡沫渣形成的條件： 內(nèi)因：渣的性質(zhì)：表面張力（）、粘度（）合適； 外因：有攪拌的氣體；產(chǎn)生（通常是CO氣,3）鐵水預(yù)處理脫硅泡沫渣的危害 1）造成噴濺：鐵水損失； 2）鐵水罐裝入量減少； 3）增加清理工作量； （4）采取措施 1）加入消泡劑：以MgO為主的粉劑，增加渣的粘度。 2）及時(shí)清理現(xiàn)場,2.6、脫硅過程C、Mn的損耗 原始含量 脫硅后 脫磷后 碳C%： 4.21 3.95 3.86 錳Mn% 損失30%40% 損失10%20% 碳總損失：8%，脫硅過程損失6%，脫磷過程損失2%。 2.7 、脫硅渣的扒除 （1）鐵水溝脫

11、硅：利用撇渣器 寶鋼擺動(dòng)溜槽，開溢出槽 不需要另外人工用機(jī)械設(shè)備扒除。 （2）預(yù)處理站脫硅：必須通過機(jī)械手（裝置）扒渣,3、鐵水預(yù)處理脫磷 3.1、熱力學(xué)分析 （1）鐵水脫磷反應(yīng)式：C參與反應(yīng) 分子反應(yīng)式： 2P+5（FeO）+3（CaO）=（Ca3P2O8） 離子反應(yīng)式：2P+5（Fe2）+8（O2）=2（PO43）+5Fe （FeO）+C=Fe+CO 特點(diǎn)：粉劑中必須含有氧化性物質(zhì)（氧化鐵）、堿性物質(zhì) （氧化鈣）、溶劑（氟化鈣）； 碳、硅、錳參與反應(yīng)消耗氧，溶劑中FeO含量應(yīng)比較 高； 碳提高磷活度系數(shù)； 產(chǎn)生CO有攪拌作用,3.2、鐵水預(yù)處理工藝實(shí)施 （1）鐵水罐噴吹作業(yè) 噴粉系統(tǒng)：貯粉

12、罐；噴粉罐；給料器；管道；噴槍 一般在煉鐵廠與煉鋼廠之間，有兩條作業(yè)線， （2）噴吹作業(yè) 空氣作載氣，可以提高氧氣比例 粉劑小于0.5mm，經(jīng)過表面處理，或鈍化處理，利于 噴吹作業(yè)，不堵槍和管道。 （3）用“T”字型碰槍，在魚雷罐車上垂直插入鐵水中； 用直通管，傾斜插入。（見圖） （4）噴吹時(shí)間：3050min,1-2-16 混鐵車內(nèi)攪拌狀態(tài)流動(dòng)實(shí)驗(yàn),1-2-17 噴嘴形狀簡圖,1-2-57 斜插頂噴法示意圖,3.3、脫磷粉劑與脫磷率 （1）CaOFe2O3CaF2系 各組元含量：CaO42%Fe2O346%CaF212% 1）這是最基本的脫磷粉劑組成； 2）Fe2O3及噴吹的空氣中的氧氣擔(dān)當(dāng)

13、氧化劑； 3）CaO：堿性物質(zhì)，降低脫磷產(chǎn)物的活度； 4）CaF2：助熔劑，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。 5）鈣氧比 與堿度相比，在鐵水預(yù)處理情況下不能用堿度,渣鋼間脫磷反應(yīng)（轉(zhuǎn)爐內(nèi)），用堿度 表示渣脫磷的 能力。在熔渣中SiO2的含量影響CaO的活度，影響脫磷率。 在粉劑脫磷時(shí)，由于基本上沒有 SiO2，此時(shí)CaO、Fe2O3 之間的相對(duì)含量影響脫磷率。 5）鈣氧比 在0.951.10之間,6）鈣氧比與鐵水成分的關(guān)系 Si含量 C含量 Si、C含量高，F(xiàn)e2O3含量適當(dāng)高，鈣氧比值小； Si、C含量低，F(xiàn)e2O3含量適當(dāng)?shù)?，鈣氧比值大； 是由脫磷反應(yīng)式?jīng)Q定的,7）鈣氧比與脫磷率的關(guān)系（條件：CaF2含量恒

14、定,圖. CaO/Fe2O3對(duì)脫磷率的影響,8）CaF2含量對(duì)脫磷率的影響（鈣氧比恒定,圖 CaF2含量對(duì)脫磷率的影響,2）CaOFe2O3CaF2Al2O3系 各組元含量：CaO38%Fe2O344%CaF26% Al2O3 12%。 加入Al2O3的目的是減少CaF2的用量； 同時(shí)Al2O3也可以起到CaF2的作用； 目前鋼鐵冶金中盡可能少用CaF2，目的：減少環(huán)境污染， 減少對(duì)設(shè)備的腐蝕,Al2O3的影響（ CaF2=4%，鈣氧比是定值。,圖 Al2O3的含量對(duì)脫磷率的影響,3） CaOBaOFe2O3CaF2Al2O3系 各組元含量： CaO30%BaO10%Fe2O346%CaF24

15、% Al2O3 10%。 這一溶劑是用BaO 部分代替CaO,堿性物質(zhì)：Mg、Ca、Sr、Ba 現(xiàn)在應(yīng)用情況：金屬M(fèi)g用于鐵水預(yù)處理脫硫 CaO、BaO用于粉劑配比,BaO 部分代替CaO對(duì)脫磷率的影響（CaO%+BaO%=40,圖 BaO含量對(duì)脫磷率的影響,3.4、脫磷工藝參數(shù) 3.4 .1、脫磷前硅含量對(duì)脫磷率的影響 （1）Si氧化趨勢比P強(qiáng)； Fe2O3消耗與硅的氧化； （2）生成SiO2降低CaO的活度,圖 初始硅含量對(duì)脫磷率的影響,3.4.2、氣氧比（圖） 用空氣作為載氣噴吹脫磷粉劑，有氣體的氧，有固體粉劑中 的氧。 噴吹帶入的氧氣占總提供的氧（氣體的氧和固體粉劑中 的氧之和）的比例

16、。 氣氧比高，溫降小，反之溫降大。 可以用空氣加純氧提高氣氧比。 3.4.3、粉劑單耗（kg/t）（圖） 寶鋼在 3035kg/t 范圍。 單耗低，脫磷率也低；單耗高，脫磷率也高，但是當(dāng)單耗超 過一定值時(shí)，脫磷率增加較少。因此有一個(gè)較好的單耗值。 影響單耗的主要因素是：原始硅含量，錳含量,討論： 脫硫粉劑單耗（kg/t）912 （kg/t）； 脫磷粉劑單耗：3035 （kg/t） 原因：脫硫 ：CaO與S反應(yīng)，直接完成；（CaO不與C、 Si、Mn，粉劑僅消耗于與脫硫的反應(yīng)。 脫磷：Fe2O3 與P、Si、C、Mn反應(yīng)， CaO再與P2O5反應(yīng)，所以粉劑消耗量大。 3.4 .4、脫硅、脫磷后轉(zhuǎn)

17、爐的造渣 此時(shí)鐵水中Si含量在：0.00410.007% 范圍，需要加入SiO2 以使石灰迅速溶解。 形成一項(xiàng)新技術(shù)：鐵酸鈣預(yù)熔渣技術(shù),1.3、少渣煉鋼,優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo),降低噸鋼成本,第二章鐵水預(yù)處理現(xiàn)狀 2、1寶鋼 一煉鋼：鐵水預(yù)處理脫硫 LD 爐外精煉 CC 二煉鋼：脫硅扒渣 脫磷 脫硫，扒渣 LD 爐外精煉、 l 設(shè)備特點(diǎn) (1) 流態(tài)化裝置性能可靠 -粉劑在噴粉罐上部呈懸浮狀,粉劑和氣流均勻混合，不會(huì)產(chǎn)生“喉喘”； (2) 噴粉速度在線控制和調(diào)節(jié) -噴粉速度控制較精確，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)使噴粉速度符合熔池反應(yīng)規(guī)律，節(jié)約時(shí)間節(jié)省物料,3) 噴粉罐內(nèi)壓力恒定 -通過對(duì)噴粉罐頂?shù)膲毫τ枰钥刂?，?shí)

18、現(xiàn)罐內(nèi)壓力恒定，從而使流速穩(wěn)定； (4) 噴槍設(shè)計(jì)新穎 -倒“T”型，符合魚雷罐內(nèi)型熔池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)需要，內(nèi)管用不銹鋼材質(zhì)，用以噴吹N2和O2， 外 管噴吹N2和粉劑 ，噴槍外用高鋁澆注料； (5) 計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制，自動(dòng)化程度高 -USOP：操作站，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與控制； -UFCH：控制裝置； -UFMM：監(jiān)視裝置； 實(shí)現(xiàn)噴吹全過程的“信息操作”，達(dá)到最優(yōu)化,工藝參數(shù),l 三脫粉劑組成,2、2太鋼鐵水預(yù)處理現(xiàn)狀 （1）工藝流程 ： 1） 脫硫 2） 脫硅、脫磷、脫硫 3） 鐵水溝脫硅、鐵水站脫硅、同時(shí)脫磷、脫硫 （2）處理能力，設(shè)備性能 設(shè)備占地1700m3，設(shè)備總重148t，年處理脫硫鐵水0萬

19、t，脫磷鐵水7.8萬t. (3) 儲(chǔ)粉噴吹系統(tǒng)：下出粉型，計(jì)算機(jī)控制,4) 采用固定臺(tái)式懸臂液壓扒渣機(jī) 噴粉槍日本原裝噴粉槍高鋁石墨組裝噴粉槍高鋁碳化硅整體搗鑄噴粉槍 普通高鋁質(zhì)整體搗鑄噴粉槍 使用結(jié)果表明：高鋁石墨組裝噴粉槍達(dá)到日本原裝噴粉槍的壽命,三脫粉劑wt,第三章脫硅 3.1、脫硅的熱力學(xué)條件 （1）脫硅反應(yīng)式 Si+2O=SiO2 Si+O2=SiO2 Si+2（FeO）=SiO2+2Fe （2）條件 1）氧化性氣氛； 2）低溫； 3.2、脫硅與脫磷條件相比 2P+5（FeO）+3（CaO）=3CaOP2O5+5Fe （1）脫磷的條件 1）高的氧位；2）高堿度；3）適當(dāng)?shù)偷臏囟?最大

20、的區(qū)別：脫硅基本不需要造渣；而脫磷必須造渣必須加入 堿性物質(zhì)如CaO 3.3、鐵水溝脫硅和預(yù)處理站脫硅 (1)出鐵溝脫硅 高爐出鐵溝脫硅優(yōu)點(diǎn)： 溫降小，能大量進(jìn)行處理； 不需要增加預(yù)處理時(shí)間，不占用鐵水罐； 脫硅劑的添加方法最早采用投入法，即在傾斜流槽處，向下流的鐵水連續(xù)投加脫硅劑,用撇渣器撇渣，不用增設(shè)扒渣設(shè)備； 可以用噴吹法，也可以用投入法， 脫硅率不高，60%80%。 操作環(huán)境問題；因高爐本身環(huán)境不最好，現(xiàn)在再布置三脫項(xiàng)目，更造成環(huán)境惡化,2)鐵水站脫硅 鐵水站脫硅在鐵水罐或魚雷罐車中進(jìn)行。 工作條件好，環(huán)境污染??； 脫硅效率高、穩(wěn)定。 缺點(diǎn)是占用一定時(shí)間： 考慮這種方案的幾個(gè)因素：1）鐵水含硅量高；2）高爐場地窄小,3.4、脫磷前的脫硅 鐵水預(yù)處理脫硅是為脫磷作準(zhǔn)備的。一些研究者指出，鐵水預(yù)處理脫磷的條件是Si0.