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1、2018/9/9/07:13:00,1,铁水预处理工艺,铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种工艺。铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者有脱硫、脱硅、脱磷或同时脱磷脱硫；后者有铁水提钒、提铌等。,2018/9/9/07:13:00,2,炼 钢,铁水预处理,4.1,铁水在进入转炉前，为除去某些有害元素的处理过程。,预脱硫：电石、石灰、金属镁等炉外脱硫剂预脱硅：铁水沟、盛铁水容器中喷吹氧化剂预脱磷：盛铁水容器中喷吹氧化剂,铁水预处理按需要可在铁水沟、盛铁水容器(铁水包、鱼雷罐)或转炉中时行。简化炼钢过程，提高钢的质量,易引起热脆，铁水脱硫
2、条件比钢水脱硫优越,减少转炉石灰消耗量，减少渣量和铁损；预脱磷的需要,使钢产生冷脆性,Hot Metal Pretreatment,2018/9/9/07:13:00,3,铁水预处理的化学冶金学意义 化学冶金学意义：创造最佳的冶金反应环境! 钢铁冶金工艺优化：高炉分离脉石、还原铁矿石铁水预处理脱硅、脱磷、脱硫转炉脱碳、升温钢水炉外精炼去夹杂、合金化,2018/9/9/07:13:00,4,铁水预处理(脱硫)的优越性 (1) 满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种：如：船板钢、油井管钢：S、P98）； 向熔池中加入富铁矿； 炉气中的氧传入熔池。铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化(dir
3、ect oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。,2018/9/9/07:13:00,27,直接氧化方式,直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应。 当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有被溶解的元素如SiMnC,虽有大量的铁原子存在，但根据元素的氧化次序SiMnC将优先于铁而被氧化。 反应可写为：C+12O=CO Si+O2=（SiO2）Mn+12O2（MnO） 在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接氧化。,2018/9/9/07:13:00,28,吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe原子反应形
4、成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧O。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的O再与元素发生间接氧化。其反应为：O2+Fe=(FeO)(FeO)=Fe+O如： 2O+Si=(SiO2) 或 2(FeO)+Si=2Fe+(SiO2) 在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。,间接氧化方式,2018/9/9/07:13:00,29,3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序,溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化来判断。在标准状态下，反应的Go负值越多，该元素被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量氧化。铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系绘制
5、成图。,2018/9/9/07:13:00,30,1. CuNiMoW等元素氧化的Go线都在Fe氧化Go线之上。从热力学角度来说，在炼钢吹氧过程中这些元素将受到Fe的保护而不氧化。 2. CrMnVNb等元素的氧化程度随冶炼温度而定。3. AlTiSiB等元素氧化的Go线在图中位于较低的位置，它们最易氧化。在实际生产中，这些元素作为强脱氧剂使用。 注意：虽然在炼钢温度下，Fe氧化的Go线高于其它元素氧化的Go线，但由于铁液中大多数为Fe原子，氧与Fe原子接触机会多，故在实际上Fe还是会氧化。,2018/9/9/07:13:00,31,3.3.3 脱碳反应,炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液
6、中过多的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。在高温下C主要氧化成为CO。C与氧的反应有： 在渣-金界面上：C+（FeO）=CO+FeC+O=CO 在气-金界面上：C+12O2=CO,2018/9/9/07:13:00,32,脱碳反应的作用,脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外，其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳反应给炼钢带来独特的作用。促进熔池成分温度均匀； 提高化学反应速度； 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： 造成喷溅和溢出：,2018/9/9/07:13:00,33,3.3.4 硅的氧化,硅的直接氧化和间接氧化反应式在气-金界面上 Si+O2=（SiO2）在渣-金界面上 Si+2
7、O=（SiO2） Si+2（FeO）=（SiO2）+2Fe,2018/9/9/07:13:00,34,3.3.5 锰的氧化与还原,铁液中的锰反应,形成在高温下是稳定的MnO。Mn的氧化反应式为： 在气-金界面上 Mn+1/2O2=（MnO） 在渣-金界面上 Mn+O=（MnO） Mn+（FeO）=（MnO）+Fe,2018/9/9/07:13:00,35,3.3.6 脱磷反应,氧化脱磷：在炼钢温度下，气化脱磷反应是不能进行的。由于Fe优先于P氧化，通过直接氧化反应的气化脱磷也是难以进行的。通过加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷脱出到炉渣中。这是由于P2O5时是酸性氧化物，遇到碱性氧化物如CaO能
8、生成稳定的化合物而进入炉渣。,2018/9/9/07:13:00,36,用碱性炉渣进行脱磷的反应为：在渣-金界面 3(CaO)+2P+5O=(3CaOP2O5)3(CaO)+2P+5(FeO)=(3CaOP2O5)+5Fe在渣-金-气界面 3(CaO)+2P+5/2O2=(3CaOP2O5),脱磷反应式,2018/9/9/07:13:00,37,炉渣脱硫的基本反应式FeS= (FeS) +) (CaO)+(FeS)=(CaS)+(FeO) (CaO)+FeS=(CaS)+(FeO) (吸热)从反应式中可以看出，脱硫的基本条件是：高碱度、高温、低氧化性。,2018/9/9/07:13:00,38
9、,影响脱硫反应的基本条件分析(1)炉渣碱度研究结果表明：炉渣碱度在3035之间最好，过高会使黏度增加，不利硫在钢渣之间的扩散，过低则不符合脱硫要求。(2)氧化性炉渣氧化性对脱硫的影响较为复杂，从脱硫反应式中可以看出，渣中的还原性越强，即(FeO)越低越有利于脱硫反应。但实际生产中氧气转炉的氧化渣中也能去除一部分硫，其主要原因是：(FeO)的存在改善了渣的流动性，能促进石灰的熔化，有利于高碱度渣的形成，从而部分改善了脱硫条件。尽管氧化渣中也能脱硫，但在其他条件如搅拌、温度、碱度等完全相同的条件下，氧化渣的去硫效果还是远远低于还原渣的。(3)温度 高温有利于吸热反应的进行，即有利于去硫反应的顺利进行。 (4)钢渣搅拌情况 去硫是钢渣界面反应，加强钢渣搅拌扩大反应界面积有利于去硫。例如电炉(还原期)出钢时，采用钢渣混出的方法，使钢液和炉渣强烈混合，钢渣界面大大增加，充分发挥了电炉还原渣的脱硫能力，使脱硫反应能够迅速进行。(5)渣量 增加渣量可以减少(CaS)的相对浓度，可促进去硫反应。,
