煉鋼第二講鐵水預(yù)處理

爐外精煉鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝煉鋼生產(chǎn)煉鋼原材料2目前一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵水預(yù)處理鐵水兌入煉鋼爐之前，為脫硫、脫硅和脫磷而進(jìn)行的處理過程。定義3目前二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵水預(yù)處理硫的危害：熱脆；降低焊接性、抗腐蝕性和耐磨性。磷的危害：冷脆；降低焊接性、冷彎性能和塑性。硅的危害：增大轉(zhuǎn)爐冶煉時的渣量；與脫磷相干涉。4目前三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵水預(yù)處理降低全工序成本，如合金和耐火材料的消耗；2工序更易調(diào)度。4提高鋼水的純凈度，大批量生產(chǎn)低磷、低硫成為可能；31可使轉(zhuǎn)爐操作簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)量提高；335目的目前五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前六頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵水預(yù)處理

預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫磷技術(shù)預(yù)脫硫技術(shù)3126目前七頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)脫磷前必須優(yōu)先將鐵水硅氧化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高爐鐵水硅含量的0.15%以下，磷才能被迅速氧化去除。硅含量與脫磷速率常數(shù)的關(guān)系圖

預(yù)脫硅技術(shù)為什么先脫硅？7目前八頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前九頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵水中的硅與氧有很強(qiáng)的親和力，因此硅很容易與氧反應(yīng)而被氧化去除。預(yù)脫硅技術(shù)1、鐵水預(yù)脫硅基本原理8[Si]+O2=SiO2[Si]+FenOm=SiO2+Fe目前十頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)固體氧化劑：高堿度燒結(jié)礦、氧化鐵皮、鐵礦石、鐵錳礦、燒結(jié)粉塵。氣體氧化劑：氧氣或空氣。2、種類預(yù)脫硅技術(shù)9目前十一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)1）、高爐出鐵溝脫硅

；2）、魚雷罐車或鐵水罐中噴射脫硅劑脫硅；3）、“兩段式”脫硅，即為前兩種方法的結(jié)合，先在鐵水溝內(nèi)加脫硅劑脫硅，然后在魚雷罐車或鐵水罐中噴吹脫硅。3、三種方法預(yù)脫硅技術(shù)10目前十二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)出鐵溝脫硅預(yù)脫硅技術(shù)11自然落入法目前十三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)出鐵溝脫硅預(yù)脫硅技術(shù)12氣體攪拌法目前十四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)出鐵溝脫硅優(yōu)點(diǎn)：工藝、設(shè)備簡單；脫硅不占用時間，能大量處理，溫降小，時間短，渣鐵分離方便。缺點(diǎn)：用于脫硅反應(yīng)工作條件較差、氧的利用率低和有起泡現(xiàn)象。預(yù)脫硅技術(shù)13液面噴吹法鐵水內(nèi)噴吹法目前十五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)

特點(diǎn)工作條件好，處理能力大，脫硅效率高且穩(wěn)定。鐵水罐脫硅預(yù)脫硅技術(shù)

缺點(diǎn)占用時間長，溫降較大。14目前十七頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)“兩段式”脫硅當(dāng)硅含量大于0.4%時，脫硅劑用量增大，泡沫渣嚴(yán)重，適宜采用脫硅效率高的噴吹法或兩段法若煉鋼廠扒渣能力不足，應(yīng)采用兩段脫硅法。預(yù)脫硅技術(shù)15目前十九頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)預(yù)脫硅技術(shù)16“兩段式”脫硅效果目前二十頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)預(yù)脫磷技術(shù)鐵水中的磷首先氧化成P2O5，然后與強(qiáng)堿性氧化物結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鹽而去除。1、鐵水預(yù)脫磷的基本原理172、脫磷劑由氧化劑、固定劑和熔劑組成。目前二十一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)氧化劑――――氧氣、氧化鐵、軋鋼鐵皮、連鑄鐵皮等脫磷劑5NaCO3+4[P]=5(Na2O)+2(P2O5)+5C3(Na2O)+(P2O5)=(3NaO·P2O5)18助熔劑――――CaF2，CaCl2。固定劑――――CaO，Na2CO3；將鐵水中的磷氧化使磷穩(wěn)定地結(jié)合在爐渣中生產(chǎn)低熔點(diǎn)的化合物，溶于渣中?？傆昧看蠹s為噸鐵水35公斤。

配比：CaO42％-Fe2O346%-CaF212%。

目前二十二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)在高爐出鐵溝或出鐵槽內(nèi)進(jìn)行脫磷；在鐵水包或魚雷罐車中進(jìn)行預(yù)脫磷；在專用轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水預(yù)脫磷。預(yù)脫磷方法19目前二十三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)20優(yōu)點(diǎn)：鐵水罐混合容易，反應(yīng)動力學(xué)條件好

鐵水包噴吹法缺點(diǎn)：吹煉時間長，溫降大渣多浸入目前二十四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)21碳酸鈉精煉法

日本住友金屬鹿島廠開發(fā)了“住友堿精煉法”工藝過程為:鐵水流入魚雷車后,先噴吹燒結(jié)礦粉進(jìn)行脫硅處理,用吸渣法排除渣后,噴入蘇打粉脫磷脫硫,處理后鐵水[P]≤0.101%,[S]≤0.1003%。缺點(diǎn)：鈉的損失大且會污染環(huán)境目前二十五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)專用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫磷預(yù)處理90年代中后期日本企業(yè)開發(fā)成功；日本鋼鐵企業(yè)大規(guī)模采用；寶鋼已采用；22處理過程分兩步進(jìn)行:首先在高爐出鐵溝用噴吹法對鐵水進(jìn)行脫硅處理,產(chǎn)生的脫硅渣用撇渣器去除;隨后,脫硅的鐵水被裝入H爐內(nèi)進(jìn)行脫磷、脫硫處理。脫磷時要噴吹石灰系渣料、同時頂吹氧氣,脫磷后再用噴入蘇打灰系渣料的辦法進(jìn)行脫硫處理。經(jīng)預(yù)處理的鐵水再裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行脫碳。目前二十六頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)1、與混鐵車內(nèi)或鐵水包中進(jìn)行的鐵水預(yù)處理相比,在專用轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行脫磷預(yù)處理的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)爐的容積大、反應(yīng)速度快、效率高、可節(jié)省造渣劑的用量,吹氧量較大時也不易發(fā)生嚴(yán)重的噴濺現(xiàn)象,利于生產(chǎn)超低磷鋼,尤其是中高碳的超低磷鋼。專用轉(zhuǎn)爐脫磷特點(diǎn)：2、在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水預(yù)處理時脫磷劑有噴粉加入和直接加入

兩種方式。目前二十七頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)不同預(yù)處理工藝脫磷比較24目前二十八頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)脫硫目前二十九頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前三十頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鋼鐵冶煉脫硫，就是要形成穩(wěn)定的硫化物，并能與鋼或鐵水順利分離。脫硫基本反應(yīng)方程式如下：Mg(g)+[S]=MgS(s)

ΔGΘ=-427367+180.67T脫硫原理

25目前三十一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)蘇打灰（Na2CO3）石灰粉(CaO)電石粉（CaS）金屬鎂脫硫劑26Ca系Na系Mg系目前三十二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)（1）蘇打灰（Na2CO3）優(yōu)點(diǎn)：能力強(qiáng)，同時脫硫、磷效率高；Mn，C、Fe損失小；稀有元素可回收；缺點(diǎn)：Na汽化損失，污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備，影響耐材壽命；鐵水溫降大；價格貴，成本高；Na2CO3＋[S]+2[C]=Na2S+3[CO]27目前三十三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)（2）石灰粉(CaO)優(yōu)點(diǎn)：使用安全、操作簡單，價格低；缺點(diǎn)：需在高溫下操作，鐵損大28目前三十四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)電石粉（CaC2）特點(diǎn)：脫硫效率高，溫度低時《1300℃脫硫低；29CaC2+[S]=CaS+2[C]脫硫效率受溫度和粒度影響較大，安全性不高。目前三十五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)（3）金屬鎂優(yōu)勢：深脫硫，速度快，時間短，可滿足連鑄的快節(jié)奏，脫劑量少，鐵水溫降少，廣泛使用。目前三十六頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)鐵流攪拌法鐵水預(yù)

脫硫方法攪拌脫硫法噴吹氣體攪拌法30目前三十七頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)

定義優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)鐵流攪拌法31目前三十八頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)定義鐵流攪拌法—鋪撒法32目前三十九頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備和操作都很簡單缺點(diǎn)脫硫效率低，而且不穩(wěn)定

鐵流攪拌法33目前四十頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)攪拌脫硫法34機(jī)械攪拌法噴吹氣體攪拌法目前四十一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)機(jī)械攪拌法示意圖脫硫效率高且穩(wěn)定，能得到低硫或超低硫的鐵水35目前四十二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)KR法非卷入型機(jī)械攪拌法DORA法種類轉(zhuǎn)動容器的機(jī)械攪拌法

36目前四十三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)旋轉(zhuǎn)實(shí)心攪拌器的攪拌法（KR法）旋轉(zhuǎn)空心攪拌器的攪拌法（DORA法）37KR法含硫量可從0.06%降低到0.005％目前四十四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)目前四十五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)KR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，在鐵水液面中央部分產(chǎn)生一個渦流下陷坑，同時加入脫硫劑使其在下陷坑中被鐵水內(nèi)部進(jìn)行脫硫反應(yīng)，從而達(dá)到脫硫的目的。

優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高、脫硫劑耗量少、金屬損耗低等。38（knotted

reactor）目前四十六頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)非卷入型機(jī)械攪拌法39特點(diǎn)：在鋼包內(nèi)只設(shè)一個簡單的倒T字形耐火材料攪拌棒，旋轉(zhuǎn)攪拌棒使脫硫劑與鐵水混合進(jìn)行脫硫。但脫硫時間長，不能采用鎂脫硫劑。目前四十七頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)單向搖包法

雙向搖包法轉(zhuǎn)動容器的機(jī)械攪拌法

機(jī)械攪拌法40設(shè)備復(fù)雜，維修費(fèi)用高和難于大型化目前四十八頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)把氮?dú)?、氬氣、天然氣或壓縮空氣吹入鐵水，使鐵水與脫硫劑攪拌混合。噴吹氣體攪拌法41目前四十九頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)用氣體攜帶脫硫劑向混鐵車的鐵水中噴吹噴吹氣體攪拌法42垂直插入目前五十頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)由鐵水包的上部加脫硫劑，下部通入氣體攪拌。鎂脫硫方法目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的方式有：單噴顆粒鎂、CaO-Mg復(fù)合噴吹、CaC2-Mg復(fù)合噴吹，這幾種方法均具有生產(chǎn)[S]≤0.005%鐵水的深脫硫能力。噴吹氣體攪拌法43斜插目前五十一頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)KR脫硫與噴粉脫硫的比較巖田勝吉，轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能技術(shù)研討會，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，2005年6月，萊蕪44目前五十二頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)應(yīng)用：中國普遍采用；日、韓不采用；歐洲少量采用。優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高；脫硫劑耗量低；溫降小。缺點(diǎn)：扒渣難；轉(zhuǎn)爐回硫量大。噴鎂脫硫45目前五十三頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)脫硫噴煤過程示意圖噴鎂脫硫46目前五十四頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)噴鎂脫硫47目前五十五頁\總數(shù)五十九頁\編于十三點(diǎn)一些新建鋼廠采用KR鐵水脫硫采用CaO-CaF2-CaC2系脫硫劑；脫硫劑作用時間長；大約12min脫硫反應(yīng)可基本達(dá)到平衡；脫硫處理時間較噴粉工藝縮短5min；