《轉(zhuǎn)爐煉鋼操作》課件項(xiàng)目3

1、項(xiàng)目三鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鐵操作項(xiàng)目導(dǎo)入鐵水預(yù)處理是指鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐之前所進(jìn)行的某種處理，可分為普通鐵水的脫硫、脫磷和脫硅預(yù)處理（簡稱鐵水三脫處理）和特殊鐵水的提釩、提鈮、提鎢預(yù)處理（簡稱鐵水三提處理）。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，用戶對鋼材的質(zhì)量和實(shí)用性能要求越來越高。為了滿足用戶及市場需求，世界各國鋼鐵工業(yè)都在不遺余力地通過降低鋼種夾雜特別是硫、磷含量途徑來提高鋼材質(zhì)量，而鐵水預(yù)處理則主要是使鐵水中硫、磷、硅含量降低到所要求范圍，簡化煉鋼過程，改善鐵水質(zhì)量，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要措施，因此我們下面主要討論鐵水三脫預(yù)處理。目錄CONTENTS任務(wù)一 鐵水預(yù)脫硫1任務(wù)二 鐵水預(yù)脫磷2任務(wù)

2、三 鐵水預(yù)脫硅3任務(wù)一1.鐵水預(yù)處理的含義2.鐵水預(yù)脫硫的目的3.鐵水預(yù)脫硫的方法4.常見脫硫劑及特點(diǎn)鐵水預(yù)脫硫?qū)W習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握現(xiàn)在鐵水預(yù)脫硫常用的方法、脫硫劑和工藝步驟，了解鐵水預(yù)脫硫在現(xiàn)代鋼鐵冶煉中的重要作用。 熟悉鐵水預(yù)脫硫的操作步驟，能對鐵水正確進(jìn)行預(yù)脫硫處理。任務(wù)描述通過此次任務(wù)主要了解鐵水預(yù)處理的含義，鐵水預(yù)脫硫的目的和方法，熟悉KR攪拌法脫硫操作工藝及常用脫硫劑的特點(diǎn)。一、鐵水預(yù)處理的含義所謂鐵水預(yù)處理是指高爐鐵水在入煉鋼轉(zhuǎn)爐以前，為提高入爐鐵水質(zhì)量而進(jìn)行的脫硫、脫磷、脫硅及提取鐵水中有價元素（如提釩）等一系列冶金處理，稱為鐵水預(yù)處理。相關(guān)知識二、鐵水預(yù)脫硫的目的（1

3、）用戶對鋼的品種和質(zhì)量要求提高，連鑄技術(shù)的發(fā)展也要求鋼中硫含量低（硫含量高容易使連鑄坯產(chǎn)生裂紋）。鐵水脫硫可滿足冶煉低硫鋼和超低硫鋼種的要求。 （2）轉(zhuǎn)爐煉鋼整個過程是氧化氣氛，脫硫效率僅為30%40%;而鐵水中的碳、硅等元素含量高，氧含量低，提高了鐵水中硫的活度系數(shù)，故鐵水脫硫效率高;鐵水預(yù)脫硫的脫硫費(fèi)用低于高爐、轉(zhuǎn)爐和爐外精煉的脫硫費(fèi)用。 （3）減輕高爐脫硫負(fù)擔(dān)后，能實(shí)現(xiàn)低堿度、小渣量操作，有利于冶煉低硅生鐵，使高爐穩(wěn)定、順行，可保證向煉鋼供應(yīng)精料。 （4）有效地提高鋼鐵企業(yè)鐵、鋼、材的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 相關(guān)知識三、鐵水預(yù)脫硫的方法1.噴粉法 噴粉法亦稱噴射冶金或稱噴吹。用氮?dú)狻鍤?、天然?/p>

4、或壓縮空氣做載體把脫硫劑通過直接插入鐵水內(nèi)的專用噴槍噴入鐵水深處進(jìn)行脫硫，用吹入的氣體攪拌鐵水，使粉劑與鐵水充分接觸，在上浮過程中將硫去除。操作過程要求如下: 噴粉罐噴出的氣流均勻穩(wěn)定、噴槍出口不發(fā)生堵塞。 脫硫劑粉粒有足夠的速度進(jìn)入鐵水、在反應(yīng)過程中不發(fā)生噴濺。 噴粉法優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單、操作靈活、易于控制、脫硫率高、幾乎不受容量限制，鐵水包或混鐵車均可采用。 相關(guān)知識三、鐵水預(yù)脫硫的方法1.噴粉法 （1）采用魚雷罐運(yùn)輸工藝裝置的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):鐵水預(yù)處理批量大、運(yùn)送過程溫降小。 缺點(diǎn):由于魚雷罐的形狀、鐵水進(jìn)口直徑以及深度的不足等條件的限制，致使鐵水處理過程魚雷罐內(nèi)留有死角，脫硫率下降，并且脫硫后

5、扒渣困難，工藝設(shè)備的復(fù)雜也加大了維修難度與成本。 相關(guān)知識1貯料倉; 2，3噴粉罐;4管道; 5噴槍;6集塵器;7魚雷罐 三、鐵水預(yù)脫硫的方法1.噴粉法 （2）采用鐵水包運(yùn)輸工藝裝置的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單，鐵水預(yù)處理不受設(shè)備形狀、鐵水包直徑及鐵水深度條件限制，脫硫率高，最重要的是脫硫后扒渣容易、徹底，減少了下步冶煉工藝過程中的回硫。 缺點(diǎn):鐵水在運(yùn)輸過程中溫降大，增加了因減小溫降而采取保溫措施所帶來的成本。 相關(guān)知識三、鐵水預(yù)脫硫的方法2. KR攪拌法這種脫硫方法是以一種外襯耐火材料的攪拌器浸入鐵水罐內(nèi)，利用攪拌器在鐵水中旋轉(zhuǎn)攪動鐵水，使鐵水產(chǎn)生漩渦，在鐵液面中央部分產(chǎn)生一個漩渦下流坑，同時加

6、入脫硫劑使其在下陷坑中被卷入鐵水內(nèi)部進(jìn)行脫硫反應(yīng)（如圖所示），從而得到脫硫的目的。相關(guān)知識1葉輪;2脫硫劑;3鐵水三、鐵水預(yù)脫硫的方法2. KR攪拌法KR法鐵水預(yù)處理脫硫具體操作要求如下: （1）在處理之前，必須將鐵水包內(nèi)的渣子充分扒除，否則會嚴(yán)重影響脫硫效果。 （2）處理過程中設(shè)置攪拌器的轉(zhuǎn)數(shù)一般為90120r/min，在攪動11.5min后開始加入脫硫劑，攪動時間約13min左右。 （3）處理完畢后，還需仔細(xì)地扒除脫硫渣。 KR攪拌法的優(yōu)點(diǎn):脫硫效率高、脫硫劑消耗少、金屬損耗低。 KR攪拌法的缺點(diǎn):溫降大，處理1015min過程溫降約50 ，攪拌過程為了鐵水液面波動，液面至包口距離應(yīng)不小于

7、629mm。相關(guān)知識四、常見脫硫劑及特點(diǎn)1.蘇打灰 其主要成分為Na2CO3，鐵水中加入蘇打灰后，與硫作用發(fā)生以下3個化學(xué)反應(yīng):相關(guān)知識 用蘇打灰脫硫，工藝和設(shè)備簡單，其缺點(diǎn)是脫硫過程中產(chǎn)生的渣會腐蝕處理罐的內(nèi)襯，產(chǎn)生的煙塵污染環(huán)境，對人有害。目前很少使用。四、常見脫硫劑及特點(diǎn)2.石灰粉 其主要成分為CaO，用石灰粉脫硫的反應(yīng)式如下:相關(guān)知識石灰價格便宜、使用安全，但在石灰粉顆粒表面易形成2CaOSiO2致密層，限制了脫硫反應(yīng)進(jìn)行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和鐵損大，鐵水溫降也較多。另外，石灰還有易吸潮變質(zhì)的缺點(diǎn)。四、常見脫硫劑及特點(diǎn)3.電石粉其主要成分為CaC2，電石粉脫硫的反應(yīng)式

8、如下:相關(guān)知識用電石粉脫硫，鐵水溫度高時脫硫效率高，鐵水溫度低于1300時脫硫效率很低。另外，處理后的渣量大，且渣中含有未反應(yīng)盡的電石顆粒，遇水易產(chǎn)生乙炔（C2H2）氣體，故對脫硫渣的處理要求嚴(yán)格。在脫硫過程中也容易析出石墨碳污染環(huán)境。電石粉易吸潮生成乙炔（乙炔是可燃?xì)怏w且易發(fā)生爆炸），故電石粉需要以惰性氣體密封保存和運(yùn)輸。四、常見脫硫劑及特點(diǎn)4.金屬鎂鎂在鐵水的溫度下與硫有極強(qiáng)的親和力，特別是在低溫下鎂脫硫效率極高，脫硫過程可預(yù)測，硫含量可控制在0.001%的精度。這是其他脫硫劑所不能比擬的。屬鎂活性很高，極易氧化，是易燃易爆品，鎂粒必須經(jīng)表面鈍化處理后才能安全地運(yùn)輸、儲存和使用。鈍化處理后

9、，使其鎂粒表面形成一層非活性的保護(hù)膜。用鎂脫硫，鐵水的溫降小，渣量及鐵損均少且不損壞處理罐的內(nèi)襯，也不影響環(huán)境。因而鐵水包噴鎂脫硫工藝獲得了迅猛的發(fā)展。鎂的價格較高，保存時須防止吸潮。相關(guān)知識四、常見脫硫劑及特點(diǎn)5.復(fù)合脫硫劑復(fù)合脫硫劑是兩種以上脫硫劑或脫硫和助熔劑按一定的比例配置而成，可以單獨(dú)使用，也可混合使用，例如下表所示各種鎂基復(fù)合脫硫劑脫硫效果。相關(guān)知識（1）系統(tǒng)檢查，確定設(shè)備無損，運(yùn)行正常。 （2）備料，可自動計算由初始硫含量脫至目標(biāo)硫含量所需加料值。 （3）待處理鐵水包進(jìn)入KR脫硫預(yù)處理工位，然后分別降下煙罩和電動溜槽。 （4）攪拌器參數(shù)設(shè)定:分別設(shè)定攪拌頭高度3m，攪拌時間10m

10、in，攪拌速度85r/min至90r/min，投料門檻值55r/min左右。 （5）下降攪拌頭至鐵水液面，點(diǎn)擊開始按鈕，進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)攪拌頭速度，是攪拌頭充分發(fā)揮作用，當(dāng)攪拌頭速度超過門檻值時，開始加入脫硫劑，下料結(jié)束時，應(yīng)提高轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)。投完料后，提起電動溜槽。 （6）攪拌結(jié)束后，升起攪拌頭，提起煙罩。 （7）將鐵水包傾翻后開始進(jìn)行扒渣，鐵水表面基本沒有灰色物質(zhì)扒渣結(jié)束，鐵水包復(fù)位進(jìn)行測溫取樣。任務(wù)實(shí)施鐵水預(yù)脫硫方法除了上述的幾種外還有一些簡單預(yù)處理方法，如鐵流攪拌法、搖包法和攪拌脫硫法。鐵流攪拌法是將脫硫劑加入高爐出鐵鉤或鐵水包內(nèi)，靠鐵水流的沖擊與脫硫劑混合攪拌進(jìn)行脫硫。設(shè)備簡單，容易操作

11、，但是脫硫率低;搖包法是用機(jī)械驅(qū)動鐵水包，使它圍繞垂直中心線作偏心回轉(zhuǎn)，促進(jìn)脫硫劑與鐵水混合攪拌，此法適合小容量鐵水包;機(jī)械攪拌法除了KR法外，還有非卷入型機(jī)械攪拌法，脫硫率高且穩(wěn)定，能得到低硫或超低硫鐵水。知識拓展任務(wù)二1.鐵水預(yù)脫磷的目的2.鐵水預(yù)脫磷的方法鐵水預(yù)脫磷學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握鐵水噴粉脫磷預(yù)處理法的操作工藝和特點(diǎn)，以及常用于預(yù)處理的脫磷劑，了解鐵水脫磷預(yù)處理對于改善鐵水質(zhì)量和減輕轉(zhuǎn)爐冶煉負(fù)擔(dān)的重要作用。 能對鐵水熟練進(jìn)行預(yù)脫磷，并能解決預(yù)脫磷出現(xiàn)的問題。 任務(wù)描述磷是鋼中危害最大的元素之一，要求知道鐵水預(yù)脫磷的目的、方法及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，熟悉鐵水預(yù)脫磷的脫磷劑類型、特點(diǎn)，預(yù)

12、脫磷的處理過程和要求。一、鐵水預(yù)脫磷的目的鐵水預(yù)脫磷處理是鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前預(yù)處理的工藝，是適應(yīng)對低磷鋼種的需求，改進(jìn)煉鋼工藝技術(shù)和利用含磷較高的鐵礦資源而得到發(fā)展的。鐵水預(yù)脫磷處理帶來的好處如下: （1）減少了轉(zhuǎn)爐冶煉總的渣料消耗，同時減少了鐵損，降低了綜合冶煉成本。 （2）改善了鐵水質(zhì)量，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率和終點(diǎn)命中率。 （3）降低了出鋼過程下渣量由610kg/t降至3kg/t以下。相關(guān)知識二、鐵水預(yù)脫磷的方法鐵水預(yù)脫磷處理的方法有許多種，最常用的主要是噴粉法，此外還有專用轉(zhuǎn)爐脫磷法、機(jī)械攪拌法以及SARP等。下面主要介紹噴粉脫磷預(yù)處理的工藝和特點(diǎn)。 相關(guān)知識噴吹法是用載氣將脫磷劑噴吹到鐵水包或

13、魚雷罐內(nèi)，與鐵水產(chǎn)生脫磷反應(yīng)。采用鐵水包處理鐵水具有較好的動力學(xué)條件，而且容易排渣，為了防止噴濺，鐵水包可加防濺罩，其工藝裝置如圖所示。 鐵水包脫磷裝置系統(tǒng) 1貯料倉;2提升罐;3噴吹罐;4CaO;5CaF 2 ;6軋鋼皮; 7斗式提升機(jī); 8運(yùn)輸機(jī);9集塵罩;10襯;11氮槍;12氧槍;13鐵水罐二、鐵水預(yù)脫磷的方法目前，鋼廠普遍采用氧化脫磷工藝，即向鐵水包或魚雷罐內(nèi)吹入氧氣與磷產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理如下: 相關(guān)知識但是P2O5在渣中并不能穩(wěn)定存在，因此吹入氧氣的同時會利用載氣通過噴粉槍加入脫磷劑，其與P2O5 反應(yīng)結(jié)合成磷酸鹽留在脫磷渣中以達(dá)到脫磷的效果。目前工業(yè)上應(yīng)用的脫磷劑主要有蘇打系

14、脫磷劑和石灰系脫磷劑兩類，其各自反應(yīng)原理和優(yōu)缺點(diǎn)如下: 二、鐵水預(yù)脫磷的方法1.蘇打（Na2CO3）系脫磷劑蘇打系脫磷劑是以Na2CO3為主，氧化鐵水中的磷使之生成磷酸鈉進(jìn)入爐渣將磷脫除，其反應(yīng)如下: 相關(guān)知識在另不加氧化劑時（不吹入氧氣）蘇打可直接供氧和造渣，其反應(yīng)如下: 蘇打脫磷的優(yōu)點(diǎn):具有較高的脫磷能力，從脫磷渣和爐塵中能回收大約70%的蘇打。 蘇打脫磷的缺點(diǎn):鐵水溫降大、包襯侵蝕嚴(yán)重、蘇打價格貴、利用率低、處理成本高。二、鐵水預(yù)脫磷的方法2.石灰（CaO）系脫磷劑石灰系脫磷劑以CaO為主，配加適當(dāng)?shù)难趸瘎┖椭蹌?。工業(yè)上已獲得應(yīng)用的氧化劑有軋鋼皮、連鑄鐵皮、鐵礦石、燒結(jié)返礦、錳礦石等固

15、體氧化劑和氧氣。脫磷時利用氧化鐵或氧氣將鐵水中的磷氧化成P2O5，在與石灰中的CaO結(jié)合生成磷酸鈣留在渣中，其反應(yīng)具體如下: 相關(guān)知識石灰系脫磷劑的優(yōu)點(diǎn):石灰系脫磷劑來源廣，價格便宜，脫磷率很高。（1）確定設(shè)備運(yùn)行正常無誤。 （2）將待處理的鐵水包車開至鐵水脫磷預(yù)處理工位，降下煙罩，下降氧槍吹氧，氧槍槍位遵循低高低的原則進(jìn)行階段性調(diào)整，供氧流量和強(qiáng)度視情況不同而異。 （3）吹氧的同時降下噴粉槍向鐵水包內(nèi)噴入石灰系脫磷劑，有的情況下可能會加入氧化鐵皮球或氧化鐵皮進(jìn)行調(diào)溫。 （4）處理時間到后提起煙罩，并且提起氧槍、噴粉槍。 （5）將鐵水包傾翻后進(jìn)行扒渣，扒渣完畢鐵水包復(fù)位，測溫取樣。任務(wù)實(shí)施專用

16、轉(zhuǎn)爐脫磷處理是在煉鋼車間專門用一座轉(zhuǎn)爐對鐵水進(jìn)行脫磷預(yù)處理。專用轉(zhuǎn)爐脫磷預(yù)處理的操作方式是頂吹氧氣，同時用氮?dú)庾鲚d氣噴吹石灰系脫磷劑，脫磷后鐵水移至轉(zhuǎn)爐內(nèi)煉鋼。下圖是日本住友開發(fā)的專用轉(zhuǎn)爐預(yù)脫磷工藝，稱為兩級轉(zhuǎn)爐串聯(lián)操作 SRP（Simple Refining Process）工藝。知識拓展 任務(wù)三1.鐵水預(yù)脫硅處理的意義2.鐵水預(yù)脫硅處理原理及常用的脫硅劑3.預(yù)脫硅的方法 鐵水預(yù)脫硅學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述學(xué)習(xí)目標(biāo)通過對鐵水預(yù)脫硅處理的學(xué)習(xí)，掌握鐵水預(yù)脫硅常用的處理方法和脫硅劑種類，并且認(rèn)識鐵水預(yù)脫硅在鐵水預(yù)處理中的重要意義。 熟悉鐵水預(yù)處理的順序，能正確完成鐵水預(yù)脫硅操作。任務(wù)描述 鐵水預(yù)脫硅與預(yù)

17、脫磷關(guān)系密切，要求知道鐵水脫硅預(yù)處理的意義、原理，了解鐵水預(yù)脫硅的方法和脫硅劑，學(xué)習(xí)鐵水預(yù)脫硅的操作過程。一、鐵水預(yù)脫硅處理的意義（1）減少脫磷劑用量，提高脫磷、脫硅效率。 （2）減少石灰用量，減少噴濺，提高金屬收得率，降低綜合冶煉成本。 相關(guān)知識二、鐵水預(yù)脫硅處理原理及常用的脫硅劑常使用的脫硅劑以提供氧源的氧化劑材料為主劑，以調(diào)整爐渣堿度和改善流動性的溶劑為副劑。氧化劑有固體氧化劑和氣體氧化劑兩種，固體氧化劑主要是氧化物（如連鑄和軋鋼的氧化鐵皮（鐵鱗）、精礦粉、燒結(jié)礦粉、氧化鐵煙塵等）或錳礦粉;氣體氧化劑主要是氧氣，其具體的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下:相關(guān)知識三、預(yù)脫硅的方法目前鐵水預(yù)脫硅方法按處理場

18、所不同，可分為在高爐出鐵過程中向爐前鐵水溝加固體氧化劑連續(xù)脫硅法，向鐵水包或魚雷罐內(nèi)噴射脫硅劑和吹氧法脫硅。高爐出鐵場是主要的爐外脫硅場所，一般后兩種方法只是作為在出鐵場脫硅達(dá)不到目標(biāo)的補(bǔ)充手段。鐵水脫硅方式的選擇主要是根據(jù)鐵水含硅量、要求處理后的含硅量和已有的設(shè)備場地限制等條件來確定。相關(guān)知識三、預(yù)脫硅的方法相關(guān)知識 脫硅劑自然落入鐵溝1料倉;2脫硅劑;3主鐵溝;4高爐渣; 5脫硅渣;6渣罐;7鐵水;8魚雷罐車鐵溝內(nèi)噴吹脫硅1料倉;2給料機(jī);3皮帶機(jī);4料倉; 5定量給料器;6輸送裝置;7載氣; 8噴槍;9主溝;10擺動溜槽; 11鐵水罐 三、預(yù)脫硅的方法1.高爐鐵水溝脫硅處理的優(yōu)點(diǎn) 脫硅不需要增加脫硅時間工序、處理能力大，熱損失少，鐵水溫降不大，處理后溫度較鐵 水罐脫硅高100左右，渣鐵分離方便。 2.高爐鐵水溝脫硅處理的缺點(diǎn) 用于脫硅反應(yīng)的氧化劑利用率低，工作條件差，鐵水罐裝入量減少10%30%，出鐵中的硅含量，鐵流大小和溫度較難控制，影響了脫硅的穩(wěn)定性。相關(guān)知識 一、原料準(zhǔn)備（1）氧化