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1、炼钢第二讲（1） 铁水预处理 1 炉外精炼炉外精炼铁水预处理铁水预处理 转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺 炼钢原材料 2 铁水预处理 铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫 、脱硅和脱磷而进行的处理过 程。 定义 3 铁水预处理 硫的危害： 热脆； 降低焊接性、抗腐蚀性和耐磨性 。 磷的危害： 冷脆； 降低焊接性、冷弯性能和塑性 。 硅的危害： 增大转炉冶炼时的渣量； 与脱磷相干涉。 4 铁水预处理 降低全工序成本，如合金和耐火材料的消耗； 2 工序更易调度。4 提高钢水的纯净度，大批量生产低磷、低硫成为可能； 3 1 可使转炉操作简化和标准化，产量提高； 3 3 5 目的 铁水预 处理 预脱硅技术 预脱磷技术
2、预脱硫技术 3 1 2 6 脱磷前必须优先将铁 水硅氧化到远远低于 高炉铁水硅含量的 0.15%以下，磷才能 被迅速氧化去除。 硅含量与脱磷速率常数的关系图 预脱硅技术 为什么先脱硅？ 7 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。 预脱硅技术 1、铁水预脱硅基本原理 8 Si+O2=SiO2 Si+FenOm=SiO2+Fe 固体氧化剂：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：氧气或空气。 2、种类 预脱硅技术 9 1）、高炉出铁沟脱硅 ； 2）、鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅； 3）、“两段式”脱硅，即为前两种方法的结合 ，先在铁水沟内加
3、脱硅剂脱硅，然后在鱼雷罐车 或铁水罐中喷吹脱硅。 3、三种方法 预脱硅技术 10 出铁沟脱硅 预脱硅技术 11 自然落入法 出铁沟脱硅 预脱硅技术 12 气体搅拌法 出铁沟脱硅 优点：工艺、设备简单 ；脱硅不占用时间，能 大量处理，温降小，时 间短，渣铁分离方便。 缺点：用于脱硅反应工 作条件较差、氧的利用 率低和有起泡现象。 预脱硅技术 13 液面喷吹法 铁水内喷吹法 特点 工作条件好， 处理能力大， 脱硅效率高且 稳定。 铁水罐脱硅 预脱硅技术 缺点 占用时间长， 温降较大。 14 “两段式”脱硅 n当硅含量大于0.4%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两段法
4、n若炼钢厂扒渣能力不足，应采用两段脱硅法。 预脱硅技术 15 预脱硅技术 16 “两段式”脱硅效果 预脱磷技术 铁水中的磷首先氧化成P2O5，然后与强碱性氧化物结合 成稳定的磷酸盐而去除。 1、铁水预脱磷的基本原理 17 2、脱磷剂由氧化剂、固定剂和熔剂组成。 氧化剂氧气、氧化铁、轧钢铁皮、连铸铁皮等 脱磷剂 5NaCO3+4P=5(Na2O)+2(P2O5)+5C 3(Na2O)+(P2O5)=(3NaOP2O5) 18 助熔剂CaF2，CaCl2。 固定剂CaO，Na2CO3； 将铁水中的磷氧化 使磷稳定地结合在炉渣中 生产低熔点的化合物，溶于渣中 。 总用量大约为吨铁水35公斤。 配比：
5、CaO42-Fe2O346%-CaF212%。 v在高炉出铁沟或出铁槽内进行脱磷； v在铁水包或鱼雷罐车中进行预脱磷； v在专用转炉内进行铁水预脱磷。 预脱磷方法 19 20 优点： 铁水罐混合容易， 反应动力学条件好 铁水包喷吹法 缺点： u吹炼时间长，温降大 渣多 浸入 21 碳酸钠精炼法 日本住友金属鹿岛厂开发了“住友碱精炼法” 工艺过程为: 铁水流入鱼雷车后, 先喷吹烧结矿粉进行脱硅处 理,用吸渣法排除渣后, 喷入苏打粉脱磷脱硫,处理后铁水 P 0.101 % , S 0.1003 %。 缺点： 钠的损失大且会污染环境 专用转炉进行脱磷预处理 90年代中后期日本企业开发成功； 日本钢铁
6、企业大规模采用； 宝钢已采用； 22 处理过程分两步进行: 首先在高炉 出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处 理, 产生的脱硅渣用撇渣器去除; 随后, 脱硅的铁水被装入H炉内进行 脱磷、脱硫处理。脱磷时要喷吹石 灰系渣料、同时顶吹氧气, 脱磷后再 用喷入苏打灰系渣料的办法进行脱硫 处理。经预处理的铁水再装入转炉内 进行脱碳。 1、与混铁车内或铁水包中进行的铁水预处理相比, 在专用转 炉内进行脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反应速度快 、效率高、可节省造渣剂的用量, 吹氧量较大时也不易发 生严重的喷溅现象, 利于生产超低磷钢, 尤其是中高碳的 超低磷钢。 专用转炉脱磷特点： 2、在转炉内进行铁水预处理
7、时脱磷剂有喷粉加入和直接加入 两种方式。 不同预处理工艺脱磷比较 24 脱硫 钢铁冶炼脱硫，就是要形成稳定的硫化物，并 能与钢或铁水顺利分离。 脱硫基本反应方程式如下： Mg(g)+S=MgS(s) G=- 427367+180.67 T 脱硫原理 25 苏打灰（Na2CO3） 石灰粉(CaO) 电石粉（CaS） 金属镁 脱硫剂 26 Ca系 Na系 Mg系 （1）苏打灰（Na2CO3） 优点：能力强，同时脱硫、磷效率高；Mn，C、Fe损失小； 稀有元素可回收； 缺点：Na汽化损失，污染环境，腐蚀设备，影响耐材寿命； 铁水温降大； 价格贵，成本高； Na2CO3S+2C=Na2S+3CO 27
8、 （2）石灰粉(CaO) 优点：使用安全、操作简单，价格低； 缺点：需在高温下操作，铁损大 28 电石粉（CaC2） 特点：脱硫效率高，温度低时1300脱硫低； 29 CaC2+S=CaS+2C 脱硫效率受温度和粒度影响较大，安全性不高。 （3）金属镁 优势：深脱硫，速度快，时间短，可满足连铸 的快节奏，脱剂量少，铁水温降少，广 泛使用。 铁流搅拌法 铁水预 脱硫方法 搅拌脱硫法 喷吹气体搅拌法 30 定义定义 优点 缺点缺点 铁流搅拌法 31 定义定义 铁流搅拌法铺撒法 32 优点 设备和操作都很简单 缺点 脱硫效率低，而且不稳定 铁流搅拌法 33 搅拌脱硫法 34 机械搅拌法 喷吹气体搅拌
9、法喷吹气体搅拌法 机械搅拌法示意图 脱硫效率高且稳定，能得到低硫或超低硫的铁水 35 KR法 非卷入型机械搅拌法 DORA法 种类 转动容器的机械搅拌法 36 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（拌法（DORADORA法法 ） 37 KR法 含硫量可从0.06% 降低到0.005 KR 是以一种外衬耐火材料的搅拌器浸入铁水罐内，利用搅拌器 在铁水中旋转搅动铁水，使铁水产生漩涡，在铁水液面中央 部分产生一个涡流下陷坑，同时加入脱硫剂使其在下陷坑中 被铁水内部进行脱硫反应，从而达到脱硫的目的。 优点：脱硫效率高、脱硫剂耗量少
10、、金属损耗低等。 38 （knotted reactor） 非卷入型机械搅拌法 39 特点：在钢包内只设一个简单 的倒T字形耐火材料搅拌棒， 旋转搅拌棒使脱硫剂与铁水混合 进行脱硫。但脱硫时间长， 不能采用镁脱硫剂。 单向摇包法 双向摇包法 转动容器的 机械搅拌法 机械搅拌法 40 设备复杂，维修费用高和难于大型化 v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。 喷吹气体搅拌法喷吹气体搅拌法 41 用气体携带脱硫剂向混铁车的铁水中喷吹 喷吹气体搅拌法喷吹气体搅拌法 42 垂直插入 由铁水包的上部加脱硫剂 ，下部通入气体搅拌。 镁脱硫方法目前国内普遍应 用的方式有：单喷颗粒
11、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。 喷吹气体搅拌法喷吹气体搅拌法 43 斜插 KR脱硫与喷粉脱硫的比较 岩田勝吉，转炉炼钢节能技术研讨会，中国钢铁工业协会，2005年6月，莱芜44 v应用： 中国普遍采用； 日、韩不采用； 欧洲少量采用。 v优点： 脱硫效率高； 脱硫剂耗量低； 温降小。 v缺点： 扒渣难； 转炉回硫量大。 喷镁脱硫喷镁脱硫 45 脱硫喷煤过程示意图 喷镁脱硫喷镁脱硫 46 喷镁脱硫喷镁脱硫 47 一些新建钢厂采用KR铁水脱硫 v 采用CaO-CaF2-CaC2系脱硫剂； v 脱硫剂作用时间长； v 大约12min脱硫反应可基本达到平衡； v 脱硫处理时间较喷粉工艺缩短5min； v 脱硫效率提高2035左右。 48 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。 49 铁水三脱预处理（ ORP法 ）工艺流程 铁水“三脱”工艺 50 49
