1、煉鋼第二講（1）鐵水預(yù)處理1煉鋼原材料2鐵水預(yù)處理鐵水預(yù)處理鐵水兌入煉鋼爐之前，為脫硫、脫硅和脫磷而進行的處理過程。定義3鐵水預(yù)處理鐵水預(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鐵水預(yù)處理鐵水預(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；3 1可使轉(zhuǎn)爐操作簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)量提高；3 35目的鐵水預(yù)處理 預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù) 預(yù)脫磷技術(shù)預(yù)脫磷技術(shù) 預(yù)脫硫技術(shù)預(yù)脫硫技術(shù)31260.000.050.100.150.200.250.30

2、0.000.050.100.150.200.25 脫磷速率常數(shù)/min脫磷速率常數(shù)/min-1-1Si/%Si/%脫磷前必須優(yōu)先將鐵脫磷前必須優(yōu)先將鐵水硅氧化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水硅氧化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高爐鐵水硅含量的高爐鐵水硅含量的0.15%以下，磷才能以下，磷才能被迅速氧化去除。被迅速氧化去除。 硅含量與脫磷速率常數(shù)的關(guān)系圖硅含量與脫磷速率常數(shù)的關(guān)系圖 預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)為什么先脫硅？7鐵水中的硅與氧有很強的親和力，因此硅很容易與氧反應(yīng)而被氧化去除。預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)1、鐵水預(yù)脫硅基本原理8Si+O2=SiO2Si+FenOm=SiO2+Fe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

3、塵。氣體氧化劑：氧氣或空氣。2、種類預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)91）、高爐）、高爐出鐵溝出鐵溝脫硅脫硅 ；2）、魚雷罐車或鐵水罐）、魚雷罐車或鐵水罐中噴射脫硅劑脫硅；中噴射脫硅劑脫硅；3）、）、“兩段式兩段式”脫硅，即為前兩種方法的結(jié)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。車或鐵水罐中噴吹脫硅。 3 3、三種方法三種方法預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)10出鐵溝脫硅出鐵溝脫硅預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)11自然落入法出鐵溝脫硅出鐵溝脫硅預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)12氣體攪拌法出鐵溝脫硅出鐵溝脫硅優(yōu)點：工藝、設(shè)備簡單；脫硅不占用時間，能大

4、量處理，溫降小，時間短，渣鐵分離方便。缺點：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)預(yù)脫硅技術(shù)13液面噴吹法鐵水內(nèi)噴吹法 特點工作條件好，處理能力大，脫硅效率高且 穩(wěn)定。鐵水罐脫硅鐵水罐脫硅預(yù)脫硅技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù) 缺點占用時間長，占用時間長，溫降較大。溫降較大。14“兩段式兩段式”脫硅脫硅 n當(dāng)硅含量大于當(dāng)硅含量大于0.4%0.4%時，脫硅劑用量增大，泡沫渣時，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嚴(yán)重，適宜采用脫硅效率高的噴吹法或兩段法n若煉鋼廠扒渣能力不足，應(yīng)采用兩段脫硅法。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)預(yù)脫硅技術(shù)15預(yù)脫硅

5、技術(shù)預(yù)脫硅技術(shù)16“兩段式”脫硅效果預(yù)脫磷技術(shù)預(yù)脫磷技術(shù)鐵水中的磷首先氧化成P2O5，然后與強堿性氧化物結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鹽而去除。1 1、鐵水預(yù)脫磷的基本原理、鐵水預(yù)脫磷的基本原理172、脫磷劑由氧化劑氧化劑、固定劑固定劑和熔劑熔劑組成。氧化劑氧氣、氧化鐵、軋鋼鐵皮、連鑄鐵皮等脫磷劑5NaCO3+4P=5(Na2O)+2(P2O5)+5C 3(Na2O)+(P2O5)=(3NaOP2O5)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%

6、。 v在在高爐出鐵溝或出鐵槽內(nèi)高爐出鐵溝或出鐵槽內(nèi)進行脫磷；進行脫磷；v在在鐵水包或魚雷罐車鐵水包或魚雷罐車中進行預(yù)脫磷；中進行預(yù)脫磷；v在在專用轉(zhuǎn)爐專用轉(zhuǎn)爐內(nèi)進行鐵水預(yù)脫磷。內(nèi)進行鐵水預(yù)脫磷。預(yù)脫磷方法預(yù)脫磷方法1920優(yōu)點：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：u吹煉時間長，溫降大渣多浸入21碳酸鈉精煉法碳酸鈉精煉法 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：鈉的損失大且會污染環(huán)境 專用轉(zhuǎn)爐進行脫磷預(yù)處理專用轉(zhuǎn)

7、爐進行脫磷預(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處理過程分兩步進行: 首先在高爐出鐵溝用噴吹法對鐵水進行脫硅處理, 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行脫硫處理。經(jīng)預(yù)處理的鐵水再裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)進行脫碳。1、與混鐵車內(nèi)或鐵水包中進行的鐵水預(yù)處理相比, 在專用轉(zhuǎn) 爐內(nèi)進行脫磷預(yù)處理的優(yōu)點是轉(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

8、點：2、在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進行鐵水預(yù)處理時脫磷劑有噴粉加入和直接加入 兩種方式。 不同預(yù)處理工藝脫磷比較不同預(yù)處理工藝脫磷比較24脫硫鋼鐵冶煉脫硫，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) G=- 427367+180.67 T脫硫原理 25蘇打灰（Na2CO3）石灰粉(CaO)電石粉（CaS）金屬鎂 脫硫劑26Ca系Na系Mg系（1）蘇打灰（Na2CO3）優(yōu)點：能力強，同時脫硫、磷效率高；Mn，C、Fe損失?。?稀有元素可回收；缺點：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；Na2CO3S+2C=Na2S

9、+3CO27（2）石灰粉(CaO)優(yōu)點：使用安全、操作簡單，價格低；缺點：需在高溫下操作，鐵損大28電石粉（CaC2）特點：脫硫效率高，溫度低時1300脫硫低；29CaC2+S=CaS+2C 脫硫效率受溫度和粒度影響較大，安全性不高。（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。鐵流攪拌法鐵水預(yù)鐵水預(yù)脫硫方法脫硫方法攪拌脫硫法噴吹氣體攪拌法30 優(yōu)點鐵流攪拌法31鐵流攪拌法鋪撒法32優(yōu)點設(shè)備和操作都很簡單缺點脫硫效率低，而且不穩(wěn)定 鐵流攪拌法33攪拌脫硫法34機械攪拌法機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35KR法非卷入

10、型機械攪拌法DORA法 種類轉(zhuǎn)動容器的機械攪拌法 3637KR法含硫量可從0.06%降低到0.005 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)部進行脫硫反應(yīng)，從而達到脫硫的目的。 優(yōu)點：脫硫效率高、脫硫劑耗量少、金屬損耗低等。38（knotted reactor）非卷入型機械攪拌法39特點：特點：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行脫硫。但脫硫時間長，不能采用鎂脫硫劑。單向搖包法單向搖包法 雙向搖包法雙向搖包法轉(zhuǎn)動容器的機械

11、攪拌法 機械攪拌法40設(shè)備復(fù)雜，維修費用高和難于大型化 v把氮氣、氬氣、天然氣或壓縮空氣吹把氮氣、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。入鐵水，使鐵水與脫硫劑攪拌混合。41用氣體攜帶脫硫劑向混鐵車的鐵水中噴吹用氣體攜帶脫硫劑向混鐵車的鐵水中噴吹42垂直插入由鐵水包的上部加脫硫劑由鐵水包的上部加脫硫劑，下部通入氣體攪拌。，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)S0.005%鐵水的深脫硫能力。43斜插KR脫硫與噴粉脫硫的比較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，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年年6月，萊蕪月，萊蕪44v應(yīng)用：應(yīng)用：中國普遍采用；中國普遍采用；日、韓不采用；日、韓不采用；歐洲少量采用。歐洲少量采用。v優(yōu)點：優(yōu)點：脫硫效率高；脫硫效率高；脫硫劑耗量低；脫硫劑耗量低；溫降小。溫降小。v缺點：缺點：扒渣難；扒渣難；轉(zhuǎn)爐回硫量大。轉(zhuǎn)爐回硫量大。45脫硫噴煤過程示意圖脫硫噴煤過程示意圖4647一些新建鋼廠采用一些新建鋼廠采用KR鐵水脫硫鐵水脫硫v 采用CaO-CaF2-CaC2系脫硫劑；v 脫硫劑作用時間長；v 大約12min脫硫反應(yīng)可基本達到平衡；v 脫硫處理時間較噴粉工藝縮短5min；v