铁水脱硅技术的发展

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1、? ?综述?年第?期铁水脱硅技术的发展金国范?宝山俐 铁 总厂?提要本文综述了国外铁水脱硅技 术的发展?简述了必要性,介绍了国外高炉炉内预脱硅技术的各种喻 粉法和炉外预脱硅的有关技术。一、为什么要进行铁水预脱硅处理由于科学技术的进步和社会经济的发展,要求冶金工业提供尽可能多的优质 钢材。因此对钢中硫、磷等有害元素的含量需加以严格控制?传统的炼俐工艺在同一熔池中要同时进行脱硅、脱磷和脱 碳操作,而这些反应的热力学条件互相矛盾,还受到动力学条件的制约,故难以达到理想效果。以往加入?转炉的铁水含硅通常在。?帕以上,使用这种高硅铁水炼钢主要有如下不利之处? 炼钥操作难度较大?就化渣而言,吹氧开始后硅首

2、先氧化,若初渣中? ? ?肠、?肠时,石灰顺粒表面会 生成熔 点达? ?。的?外壳,妨碍了石灰 的继续洛解,易产生常见 的炉渣值化或返干现象?通常转炉渣孩度在?。、?之间,铁水含硅每升高?呱,将使吨钢渣量增 加? ?,渣多将使氧枪位置调节频 繁,吹氧的气体动力学条件变坏,导致操作 中容易出现喷戮。?炼钥的脱硫和脱磷剂主要是核性物?石灰、萤石或曹达灰等?,高硅铁水带来的?将优先与它们化合,降低了城性物的活度,不利于去除硫磷。? 转炉渣中含有一定数蚤的氧化铁和铁珠,渣量大,铁损必然增加。?渣量大,加重了炉衬的冲刷 和侵蚀,尤其是初渣酸性大,对孩炉衬的侵蚀更为明显,必将缩短炉龄,且增加了护衬喷补料的

3、消耗。?从炼铁一炼俐联合工序的能量利用角度来看,冶炼高硅铁水加入转护存在着严重的浪费。研究表明,铁水中硅含量每增加。?呱,高炉将多 耗能? ? ?铁?而 在转炉中? ?硅氧化后?扣除熔渣损失 ?放出的热量约为? ?,能量有效利用率仅?肠。鉴于上述原因,日本等国家开发了无渣或少渣炼钢?法,它将传统的炼铂工艺分解成三个步骤?先脱硅、后脱硫磷、最后脱碳?配合炉外精炼等手段,就能获得优质俐水。实行铁水预脱硅炼俐还能带来下述好处?劝目巴令翻翻旧场目心?。口公,山口幼冲 口冲珑口已电。汤口?劝口日冲日均翻食。?令。目目龙。翻的 曰的口阳心卜心和成口口脚心卜。脚况翻加抽欲自汉龟“月口口均曰的口泊曰质马蹄形风

4、口以钢 代铜,具有造价低廉、制作方便、使用效果良好的优点,能有效地消除因焦炭质量差 而造成 的风口大量烧 坏现象?在我厂 现有的条件下,是十分经济、适 用的? ?节约了渣料。脱 硅与脱硫、磷分开所用 的石灰量比同时 去除时要少?此外,预脱硅后的渣中因含磷很低,可返回作烧结添加剂回收其中铁、锰等有用元素和 大量游离石灰,不会引起磷的富集。?能大大地缩短冶炼时间。结合预脱硫磷后 的脱硅铁水进入? ?转炉,只需脱碳,这样就可最大限度地发挥设 备的能力,且易于控制吹炼终点。根据加拿大多米尼翁钢与铸造公司的统计白,用传统法炼钢,铁水含硅量 减少。?肠,将使金属收得率提高?,延长 炉村寿命? ? 炉,节约

5、渣料石灰和 白云石分 别为?和?钢。新日铁室兰炼饵厂采用?法 后 的效果如下“,将?肠?,?,?的铁水倒入脱硅反应器,加入? ? ?铁的 铁磷和?铁的熔 剂,获得?肠?,?,? ?的低硅铁水和 约?炉 渣。这些渣分离后返回烧结作为添加料使用,此后? ?转炉再进行冶炼 时只需加? ?钢?造渣,生成终渣约? ? ?钢。若用传统法不 预脱硅炼钢,则需 加?钢,终渣量约? ?钢。既然铁水预脱硅有如此好处,那么怎样实现呢?目前基本上有二种方式?一是在高炉 内进行,另一是在高炉外进行。二、高炉炉内的铁水预脱硅技术世 界性的 二次能 源 危机,促使日本等国高炉 的操作转向以 节能为中心。生产低硅铁水既 可降

6、低高炉焦比,又配合了少渣炼钢?例如日本福山?高炉?年? ?月曾创造了 月平均铁水含硅? ? 肠的记录。国内有些高炉铁水含硅也较低,杭 钢一般在?肠左右,最低月平均达? ?肠。但是低硅冶炼时高炉 炉缸的热贮备很少,操作中不无风险,特别 原?燃料 条件差时必须保持铁 水含硅在 较高水平。通过对解剖高炉 内铁水 中硅行为的调查,己基本弄清了 炉高方向上硅含量 的变化?在软熔带下 方? ?左右的铁水中几乎不含硅,风口循环区温度? ?以上含硅最高,炉 芯部温度较低含硅亦低,两风口循环区之间温度有?,焦炭内铁液含硅达?肠以上。当高硅铁水离开风口水平落下穿 过渣层 时,会发生? ? ?的脱硅反应。根据铁水含

7、硅在 风口平面以下不再 上升的现象,设想通过 风口喷入 脱硅剂进行炉内预脱硅。与炉外脱硅 相比,炉内脱硅能保持铁水温度不 变?而炉外用 固体脱硅剂操作,将使铁水温度下 降? ?左右。? ?喷吹石灰石粉进行铁水脱硅?、考虑到石灰石在风口循环区内会分解成?和?,此?与渣 中或焦炭灰分中? ?结合,有助于 抑制? ?一? ? !反 应的发展,因 此可达到脱硅 的效果。试验在千叶?号高炉上进行,该炉 内容 积? ?“,有? ?个风口。喷 吹 的石灰石 粉成分为,肠?,?,? ?,? ?,? ?,? ? ?。结果为,在喷吹量? ? ?铁条件下,随着铁水温度上升,?下降,? ?时? ? 下降约。?帕?但若

8、 铁水温度低于?则不起作用。?喷吹烧结矿粉进行铁水脱硅,。在新日铁瓜灿?号高炉 ?容积? ?耐、? ?个风口?号铁口附近的?个风口中,吹入粒度? ?的烧结矿粉,成 分 如下?肠? ? ? ?,?,?,? ? ?,?,?,?。试验采取一?述方 式进行,每 个风口喷入量 为? ?铁,?个风口共喷 入? ?。?铁,每 次 喷?,停 喷?,再继续喷,如 此 反复? ?次。所得结果见 表?。脱硅效率约? ?肠,铁水含硫基本不变。?喷 吹铁磷进行铁水脱硅补。试验?裹?喷吹烧 结矿粉护 内铁水脱硅 的效果试 脸期 项? ?对照期 喷吹时铁水温度,?出液前出战,?了?压了? ?俘咬时了?,下? 多?铁水 含硅

9、,肠出济前出法, 1: : ;炉渣成份TF,肠CaO/5 1020.r890.了,r2971.278L。PO Z攀裳一矛4.0一r了.7东风口本体前端温度C9 1. 8也在千叶2号高炉上进行.铁鳞成分为(肠):T Fe6s.5,510: 0.46,50.002,A12 Os o.44,Ca 00.oZ,Mgoo.06,Tio: 0.03,Zno.o01,Mn 0.3 4.当喷入量为32 kg/ t铁,铁水温度在14501450c时,51下 降约0.150.2 0肠,但(S却上升。.0 1肠。试验期铁水温度和51)的回归关 系为:51=3.6x10一“t铁一4.7式中:帐为铁水温度,.1,0.9

10、 3,n = =10-(4 )喷吹炉尘进行铁水脱硅7.在住友金属公司和歌山4号高炉(容积2700m3、28个风口)的 1 2个风口内,进行了喷吹高炉瓦斯灰的铁水脱硅试验。瓦斯灰成分为(呱):T Fe50.3, Fe O4.7,510:6.2,AI: 0.1.。,Ca O7.o,C6.s,50.05,Zno.13。试验共进行了二次,一次持续4天,另一次5天,共吹入瓦斯灰looo t。试验期 间保持高炉入炉矿焦 比等各种操作条件不变,以风温调 节炉热.结果表明,喷吹物对风口循环区的透气性和通液性无不良影响。当铁水温度为 151 0,矿焦比为3.29时,只要喷入瓦斯灰量大于一 ok叮t铁就有降5 1

11、效果,喷吹量30kg/ t铁时,S i从。. 5 0呱降至0.4呱.除了上述四种物料喷入高炉可以预脱硅外,凡是能降低风口前端理论火焰温度的措施都有减少510发生量达到铁水脱硅的效果.例如水岛3号高炉曾从风口喷入锅炉废气,当鼓风中C O:含t达2肠时,(S i下降 0.09肠,。还有人提出了,在炉缸渣口水平开设喷吹口,连续地向炉缸内喷吹压缩空气或富氧空气,喷入氧t约为鼓风带入该量的51 0肠,使已还原的硅重新氧化 成5 10:,以此获得低硅铁水的设想.通常,炉内铁水预脱硅 的粉剂枪送和喷吹都是利用原有喷煤系统进行的.为使该技术从试验阶段过渡到工业性实用阶段,有必要开发相应 的设备。根据目前掌握的

12、资料,以日本川崎炯铁公 司的喷吹设备较为完善.它在千叶5号高炉原喷煤设施的基础上 附设了一套供粉系统 ( 见图l ),使之成为多功能喷吹 系统.可以设想,利用此系统稍 加 改进,可以实现风口喷吹煤粉与其它含铁物料的混合物,结合磁性测t方法,也许有助于解决高精度单支管喷煤计量 问题。三、高炉炉外的铁水预脱硅技术高沪炉外铁水预脱 硅技术是随者少波或无渣炼钢工艺的发展而流行起来的。起初曾实行过铁水堆内埋入涂有耐火材料喷枪吹氧预脱硅的方法,此工 艺有脱硅效租高,且能提高铁水沮度的长处。例如,埋入式气体脱硅法在降硅0.2务的情况下 可使铁水温度升高约5 0,而在同样降硅食时,固体洲涛鑫法却使铁水温度下降

13、2 53 0 1 0 .但用气 体脱硅时铁 损大,操作复杂,何况 大高炉炼俐铁水出炉沮度一般都在150 0左右,不必担心 因祖降造成开吹温度不够的问题,故目前大多用固体粉料进行炉外铁水预脱硅处理。它主要有两种方法,一是在高炉出铁场平台上进行铁水连续脱硅,另一是在混铁车内脱硅.1.离护出铁场铁水硕脱硅技术受料都分的粉干操部分喷吹 部分图1千叶5号 高炉多功能喷吹系统 1一翻斗 卡 车;2一给料器;3一受料 斗;4一斗式提升机;5一煤仓:6一皮件机:7一扮 料货 车;8一转炉尘 贮仓;9一称里斗:10一石灰石 粉仓;11一中速磨:1 2一情性 气 体;13一戴 炉煤气:1才一空气:1 5 嫩烧炉:

14、肠一铁矿粉仓;17一千 澡器:1 8一布袋 除尘器:1 9一干粉给 料仓:2口一混合机;2 1一烟囱;22一诚 机;2了一仓式泵;2 4一煤粉仓;2,一旋风分离器:26一受粉姚:2 7中间罐;2 s一喷 吹罐:2 9一于 空气;扣一氮气;妇一风r 1;月刮板输送机.(l)脱硅 剂的投放地 点”“。根据出铁场铁水的流动区域,脱硅剂 的投放点可分为三个区域:一是在主沟 加入;二是加到擞渣器挡板之后的铁沟中;三是加在流入棍铁车之前的摆动流嘴处.主沟 内(例如距渣沟 2.5m处 ) 加入脱硅 剂的优点是脱硅渣能与高炉渣混合后直接到渣罐或冲水渣,不必进行脱硫、磷前的排渣操作。但主沟附近场地狭窄,铁水预脱

15、 硅设备的安放和操作会给炉前作业带来诸多不便,特别炉 况不顺或铁口情况不佳时更为突出,故很少采用.铁 沟内加入脱硅剂与摆动流嘴处 加 入 相比,后者因利用了铁水 从铁 沟流入摆动 流嘴、再由摆动流嘴倾 入鱼雷罐车的能量,使脱硅剂与铁水充分混合,故效果较好,且该处有布置添 加脱硅剂设备的空间,所以目前大多在摆动 流嘴处加入脱硅剂及造 渣辅料。(2 )脱 硅剂 的加入 方式有两 种印, :,习用 振动给料器将脱硅 剂 自然落到铁流液 面上,称为上置法(S FM);以压缩空气 或氮气将脱硅 剂喷到铁水表面或将喷枪 埋入铁水 内使脱 硅 剂 喷 入 其 中,称 为喷 射法(r lM)。上置法有设备简单、加 入量调节方便等优点,所以初期常用此方 式。目前S l了M与T IM 基本上并存。日本钢管公司高炉 上 的试验证明,使 用相 同脱硅 剂条件下,同一地点投 放 时,TIM