铁水预处理与炉外精炼

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1、铁水预处理可分为普通铁水的脱硫，脱硅，脱磷预处理（简称铁水三脱处理）和特殊铁水的提钒，提铌，提钨预处理（简称铁水三提处理）铁水预处理工艺方法：铁水沟连续处理法（投入法，喷吹法）； 铁水罐喷吹法；机械搅拌法； 专用炉法炉外精炼： 就是将在转炉或电炉内初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进行脱氧，脱硫，脱碳，去气，去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺。炉外精炼在严格控制下完成下列任务：降低钢中氧，硫，氢，氮和非金属夹杂物含量，改变杂质形态；深脱碳，满足低碳或超低碳钢的要求；微调合金成分；调整钢液温度到浇铸所要求的温度范围内，最大限度地减少包内钢液的温度梯度。炉外精炼的手段有

2、：渣洗（将事先配好的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧，脱硫，去除夹杂等精炼任务）； 真空； 搅拌；加热（电弧加热法，化学加热法）；喷吹第二章1.铁水预脱硅处理的意义:减少脱磷剂用量，提高脱磷，脱硫效率;减少转炉石灰用量;对于含钒和含铌等特殊铁水，预脱硅可为富集V2O5 和 Nb2O5 等创造条件2.铁水预脱硅的方法（按处理场所不同）：高炉出铁过程中向炉前铁水沟加固体氧化剂连续脱硅法；向铁水罐或混铁车内喷射脱硅剂脱硅；吹氧法脱硅3 脱硅渣起泡喷溅的抑制：改变脱硅渣的性质;提高脱硅氧效率防止铁水温降;采用泡沫渣抑制剂4.脱硅渣起泡有两方面的原因：脱硅过

3、程中的碳氧化形成co 气体；气体在脱硅渣中释放不及时。第三章1.普通钢【 S】 =0.02% 低硫钢实现均匀的机械性能，减少各向异性【 S】=0.011% 极低硫钢 【S】=0.005% 。铁水预脱硫也是发展连铸的需要。2.铁水预脱硫的有利因素：铁水中碳硅磷等元素的含量高有利于提高硫在铁水中的活度系数；铁水中碳存在而含氧少，有利于下列反应的进行FeS+MeO+C=Fe+CO+MeS；没用强烈的氧化性气氛，有利于直接使用一些强的脱硫剂3.铁水预脱硫优势如下：使铁水硫含量降低到极低含量；能保证转炉炼钢吃精料，节约炼钢原材料消耗，降低炼钢生产成本，提高生产率；提高高炉生产能力，减轻高炉脱硫负担； 可

4、有效地提高铁，钢，材系统的综合经济效益4.常用铁水脱硫剂（种类）： 活泼金属脱硫剂，碳化物脱硫剂，碳酸盐脱硫剂，氧化物脱硫剂，复合脱硫剂5.碳化钙 ：脱硫率可达90% ，反应速度快；易潮解，劣化，并形成易爆性气氛，价格贵，减少脱硫量和铁损。电石系脱硫剂的发展趋向，一种是配入更强的镁作深脱硫，另一种是配入石灰防止回硫6.石灰系脱硫剂：成本低，对环境污染较小，但脱硫效率低，成渣量较大，并且容易受潮。铁水含硅量0.05% 以上时，脱硫反应式：2（CaO）+S+0.5Si=(CaS)+0.5Ca2SiO4 铁水含量很低时，脱硫反应式为：CaO+S+C=CaS+CO 7.苏打： 脱硫能力强，价格贵，易挥

5、发，污染环境，对人体有害苏打分解NaCO3=Na2O+CO2 铁水含硅高时脱硫1.5Na2O+S+0.5Si=Na2S+0.5NaSiO3 含硅低时NaO+S+C=Na2S+CO 8.镁脱硫机理 ：用于铁水脱硫的金属镁粒必须进行钝化处理，加入铁水后，镁将瞬间大量汽化变成镁蒸汽， 形成气泡，使反应区附近流体搅拌良好，大大增加镁的脱硫效果。当金属镁被喷吹到铁水内以后首先加热并开始融化，之后发生汽化，然后镁起泡逐渐溶解到铁水中9.从动力学观点看，镁的脱硫反应步骤：镁粒在铁水中熔化，汽化，生成起泡上浮； 镁蒸汽泡中的镁蒸汽溶于铁水；在金属镁蒸汽泡界面，镁蒸汽与铁水中的硫反应生成固态硫化镁； 溶解于铁水

6、中的镁与硫反应生成固态硫化镁；固态硫化镁上浮进入渣中10.铁水预脱硫方法：铺撒法，摇包法，喂线法，机械搅拌法 ，喷粉法 。处理器：铁水罐脱硫剂：镁基脱硫剂11.镁基复合铁水脱硫剂中石灰和萤石的作用：石灰粉起到镁粉分散剂的作用；镁与石灰粉混合喷吹时， 石灰粉可扩大有效反应表面积，减少回硫；可避免镁瞬间汽化造成喷溅，强化镁向铁水中的溶解，提高镁的利用率12.铁水预处理的其本原理： 是利用与硫的亲和力比铁大的元素或化合物，加入铁水内以夺取硫化铁中的硫，使之转变为更稳定的，不溶于铁水而溶于熔渣的硫化物加以去除。13.KR搅拌法： 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（150

7、-300r/min ）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卷入铁水内部进行脱硫反应，从而达到贴水脱硫的目的。优点 ：脱硫效率高，脱硫剂耗量少，金属损耗低等14.机械搅拌法特点：在铁水表面撒上脱硫剂以后，旋转用耐火材料制成的T 状搅拌器，侧管内的铁水在离心力作用下向外抛出，与此同时铁水包下部铁水向上流动，从而使铁水循环流动到铁水表面与脱硫剂混合达到脱硫目的。15.喷粉法脱硫：用氮气，氩气，天然气或压缩空气作载体把脱硫剂通过直接插入铁水内的专用喷枪喷入贴水深处进行脱硫，用吹入的气体搅拌铁水，使粉剂与铁水充分接触，在上浮过程中将硫去除。此法设

8、备简单，操作灵活，易于控制，脱硫率高，几乎不受容积限制，铁水包或混铁车均可采用，是 应用最广泛的一种脱硫方法。第四章1.转炉采用低磷铁水冶炼的优点：总的渣料消耗降低；转炉生产率和终点命中率提高；铁损减少； 渣量少， FeO 低； 用加锰矿取代锰铁，用少渣操作可增锰1.5% 铁水脱磷剂主要由氧化剂，造渣剂和助渣剂组成2.脱磷剂 :苏打系脱磷剂，石灰脱磷剂（来源广，价格便宜，脱磷能力比苏打系稍差）3.铁水脱磷基本原理：低温，高碱度，高氧化性炉渣和大渣量。碳饱和铁水的脱磷从热力学条件分析，一方面低温有利于脱磷反应而不利于脱碳反应，另一方面铁液中有大量的碳存在，使磷的活度提高4.铁水预脱磷处理方法：喷

9、吹法 （是用载气将脱磷剂吹到鱼雷罐车或铁水包内，与铁水产生脱磷反应 ） ：铁水包喷吹法，鱼雷罐喷吹法。典型的铁水脱磷工艺方法：专用转炉脱磷法，ORP 法， NRP 法。5.在温度和金属成分一定时，选择磷容量Cp 和硫容量Cs 的渣系就能得到较大的Lp 和 Ls值，实现铁水的同时脱磷脱硫【S】+(O2-)=(S2-)+ 【O】lgLs=lgCs+lgf-lga0 第五章循环系数 ：循环系数U 是指处理过程中循环钢液的当量次数，即通过真空室的钢液总量与处理容量之比。U=Wt/V 式中 W- 循环流量， t/min ；V- 钢包容量， T；t- 脱气处理时间， min。循环流量W（t/min ）是指

10、单位时间内通过真空室的钢液量。也称循环速率真空度 是指 RH 处理时真空室内可以达到并保持的最小压力。RH 法真空精炼过程中脱氢遵循Sieverts 平方根定律：1/2H2(g)= 【 H】【H% 】=KH根号 PH2 lgKH=-1670/T-1.68 CAS-OB 法的基本原理是，OB 氧枪吹氧，并向罩内投入铝、硅、碳等可燃物质，发生氧化反应产生化学热。第六章ASEA-SKF钢包精炼炉 具有电磁搅拌、真空脱气和电弧加热三个功能，可以进行脱气，脱氧，脱碳，脱硫，加热，去除夹杂物，调整合金成分等操作。主要配电弧炉也可以配转炉。ASEA-SKF 具有如下优点：提高钢的质量；提高产量； 扩大了品种

11、，由于精炼过程中可以加入大量合金，可生产许多钢种；降低成本，初炼炉冶炼时间缩短，降低了能耗，提高了合金收得率；由于操作工艺非常灵活，因此可根据精炼的目的不同而选择不同的操作工艺。ASEA-SKF 法的精炼效果：气体含量； 钢中的氧含量有所降低；钢中夹杂物有所减少；力学性能； 切削加工性能；生产质量的稳定性。VAD 精炼法 具有真空脱气、真空下电弧加热、吹氩搅拌多种冶金功能的处理方法。VAD 精炼设备主要由钢包真空系统，电弧加热系统和吹氩系统等构成 。VAD 法具有如下特点： 良好的脱气效果； 能够准确的调整钢液温度钢液成分均匀稳定；可以加入大量合金，扩大钢的品种； 可以加入造渣料进行脱硫和脱氧

12、。LF 法的功能： 炉内还原气氛；底吹氩气搅拌 大气压下石墨电极埋弧加热；高碱度合成渣精炼； 微调合金成分。LFV通常由 钢包工位、加热工位、真空工位组成 ，既可以座包 -加热 - 真空形成布置，也可以座包 -真空 - 加热形成布置。第七章脱碳保铬的途径： 提高温度； 降低 pco 降低 pco 的方法有： 真空法； 稀释法不锈钢的特征：是高铬低碳VOD 具有 吹氧脱碳，升温，氩气搅拌，真空脱气，造渣，合金化等冶金功能 。VOD 法的基本功能：吹氧脱氩保铬，吹氧升温；.脱气； 造渣，脱氧，脱硫，去夹杂；合金化VOD 法吹炼不锈钢时铬的收得率一般为 98.5%-99.5% 。AOD 法有如下优缺

13、点：优点 ：由于电炉粗钢液配碳量可以在2%以上， 可大量使用廉价的高碳铬铁及碳素废钢来配料。采用电炉和AOD 炉双联生产不锈钢时，产量比电炉单炼提高 40%-50% 。 AOD 设备简单，投资省。过程控制比较简单，工艺容易掌握；钢的质量高。缺点 ：由于氩气的消耗量大，因而操作费用高。2.炉龄还比较低，耐火材料消耗高，致使生产成本高。杂章对钢包的要求：对电磁搅拌： 钢包炉衬尽可能薄一些，外壳无磁性钢制成；对吹气搅拌：钢包尽量粗一些，矮一些，更多的是设计成锥桶形。炉外精炼中应用搅拌目的：使钢液成分和温度均匀；加速反应物的传输控制冶金反应；促进钢中杂质的聚集和上浮。比搅拌率 ：单位时间内向1t 钢液提供的搅拌能量。RH 法脱气的工艺过程：真空塞下部的两根浸管插入钢液一定深度后，启动真空泵，随着压力的降低，钢液沿着两根浸入管上升；向上升浸入管下部1/3 处，吹入驱动气体，由于高温和低压的作用， 气体的膨胀功推动钢液在上升管中快速提升，钢液以一定速度上升喷入真空室；钢液溶解的气体在真空环境下被脱除；脱气后的钢液汇集到真空室底部，在重力作用下，经下降浸入管返回钢包，未经脱气钢液又不断从上升浸入管进入真空室脱气，形成连续循环，如此反复循环，2-4 次达到脱气目的，脱气过程结束。