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1、内蒙古科技大学摘要采用铁水预处理工艺可以使转炉进行少渣炼钢，使高炉焦比降低，提高了铁水的质量和炼钢厂的经济效益。生产出的含硫含量低的钢材满足了现代科学技术对钢铁材料的要求。所以铁水预处理已成为现代炼钢的重要环节。本设计对铁水预脱硫的发展历程、现代最常用的铁水预处理的新方法、新工艺、常用的脱硫剂和其反应机理进行了综述，并且在环保方面也进行了综述。本次设计采用的是单喷颗粒镁脱硫的预处理方法。根据新建年产500万吨合格铸坯炼钢厂的实际工艺流程，比较了几种铁水预处理工艺的优缺点。设计了单喷颗粒镁的脱硫站，并对贮镁仓、喷吹罐、喷射器和喷枪进行了设计和选用。关键词：铁水预处理；喷镁；脱硫剂；设备参数及布置
2、AbstractUsing iron pretreatment process can make for adoping slagless steelmaking converter, coke reducing furnace, improving the quality of the iron and steel economic benefits. Produce low sulfur also satisfy the steel in modern science and technology for steel materials. So the iron pretreatment
3、has become the important link of the modern steel-making. The design of the development course, gets the most commonly used modern iron pretreatment of new methods, new techniques and common desulfurizer, and the reaction mechanism are reviewed, and in the environmental aspects are reviewed.This des
4、ign USES is the single particle magnesium injection of desulphurization pretreatment methods. According to the new annual 500 tons of qualified steel casting practical process, compares the advantages and disadvantages of several iron pretreatment process. The design of the single particle magnesium
5、 injection, magnesium and desulfurization and blowing cans, injector and spray to carry on the design and selection.Key words ： hot metal pretreatment ；magnesium injection；The desulfurizer；Equipment parameters and layout目录摘要I第一章 文献综述11.1 前言11.2 铁水预处理的发展历程21.3 铁水预处理的必要性21.3.1 铁水预处理功能演进31.3.2 全量铁水“三脱”
6、处理的效果41.3.3 铁水进行全量预处理的必要性51.4 铁水预处理的方法及比较81.4.1 KR搅拌法81.4.2 KR法脱硫工艺需要注意的问题101.4.3 单颗粒镁铁水深脱硫111.4.4 复合喷吹镁基脱硫剂脱硫121.4.5 KR法与喷吹法的比较141.5 铁水深脱硫的工艺实践171.5.1 原始硫含量及镁粉消耗对深脱硫的影响171.5.2 聚渣剂的优化使用及扒渣效果对铁水深脱硫的影响181.5.3 温度对深脱硫的影响19第二章 生产规划202.1 生产规模202.2 产品大纲202.3 产品方案202.4 铁水预处理间的生产计划212.4.1 铁水预脱硫21第三章 方案选择233.
7、1 铁水预处理间的位置确定233.2 铁水预脱硫处理方法233.2.1 鱼雷罐车顶喷法（TDS）233.2.2 铁水罐喷吹脱硫243.2.3 混铁车喷粉脱硫253.3 常用的铁水脱硅预处理方法273.3.1 高炉铁沟连续脱硅法273.3.3 混铁车或铁水包内喷粉脱硅法28第四章 常用的铁水脱硫剂及脱硫指标294.1 常用脱硫剂294.2 常用脱硫剂反应特点294.2.1 电石粉294.2.2 石灰粉脱硫304.2.3 用Mg粉脱硫304.3 脱硫生产指标314.3.1 脱硫效率()314.3.2 脱硫剂效率(Ks)314.3.3 脱硫剂的反应率m324.3.4 脱硫分配比(LS)32第五章 喷
8、吹法脱硫系统的主要设备性能和参数345.1 供料系统345.1.1 槽车345.1.2 储料仓345.1.4 镁粉贮粉仓345.2 喷吹系统355.2.1 发送罐（喷粉罐）355.2.2 喷射器365.2.3 喷吹管路365.2.4 喷枪的设计和选择375.2.5 喷枪传动机构375.3 测温、取样装置385.4 铁水罐运输与倾翻车385.5 扒渣设备的选择405.5.1 吹渣机425.6 硫分析仪435.7 渣罐车435.8 铁水罐435.9 50/10t桥式起重机445.10 5t单梁悬挂起重机44第六章 铁水预脱硫工艺过程456.1 脱硫剂的准备456.2 喷吹脱硫工艺456.3 扒渣4
9、56.4 称量、测温和取样456.5 加保温剂456.6 喷枪更换及修理46第七章 铁水预处理与环保477.1 在环保方面采取的措施477.1.1 除尘系统的优化477.1.2 全面改造活动烟罩和固定烟罩487.1.3 分离汽车上料和脱硫投料的氮气助吹气源,并且进一步分离投料助吹气源487.1.4 严格控制脱硫剂的粒度脱硫剂颗粒49第八章 中国铁水预处理技术的发展508.1 发展特点508.1.1 铁水预处理量增长迅速，铁水预处理比增长缓慢508.1.2 各种铁水预处理方法并存、 同步发展508.1.3 KR搅拌法脱硫528.1.4 其它铁水预处理技术538.2 发展方向538.3 快速发展前
10、景53参考文献55致谢5750内蒙古科技大学第一章 文献综述1.1 前言铁水预处理要是指铁水在进入转炉之前的三脱处理。广义的铁水预处理是指包括对铁水脱硫、脱硅、脱磷的三脱处理，另外还有特殊铁水的预处理，如含V铁水的提V等。铁水脱硫是二十世纪70年代发展起来的铁水处理工艺技术，它已成为现代钢铁企业优化工艺流程的重要组成部分。铁水脱硫的主要优点如下：(1) 铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素，在使用各种脱硫剂时，脱硫剂的烧损少，利用率高，有利于脱硫。(2) 铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件，使硫较易脱致较低的水平。(3) 铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系
11、数，有利于脱硫。(4) 铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。(5) 铁水脱硫的费用低，如在高炉、转炉、炉外精炼装置中脱除一公斤硫，其费用分别是铁水脱硫的2.6、16.9和6.1倍。(6) 铁水炉外脱硫的过程中铁水成份的变化，比炼钢或钢水炉外处理过程中钢水成份的变化对最终的钢种成份影响小。采用铁水脱硫，不仅可以减轻高炉负担，降低焦比，减少渣量和提高生产率，也使转炉也不必为脱硫而采取大渣量高碱度操作，因为在转炉高氧化性炉渣条件下脱硫是相当困难的。因此铁水脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段，是提高钢质量、扩大品种的主要措施。早期的铁水脱硫方法有很多种：如将脱硫剂直接加在铁水罐
12、罐底，靠出铁铁流的冲击形成混合而脱硫的铺撒法。也有将脱硫剂加入装有铁水的铁水罐中，然后将铁水罐偏心旋转或正向反向交换旋转的摇包法。之后逐步发展至今天采用的KR搅拌法及喷枪插入铁水中的喷吹法。铁水预处理工艺经过近四十年的发展，已成为完善和优化整个钢铁生产工艺流程、确保节能降耗、达到优质高效目标的不可缺少的工艺环节，是大批量生产高纯度钢、降低普碳钢生产成本和实现转炉少渣吹炼的关键性技术。在一些发达国家的钢铁厂，几乎100%的铁水都进行了相应的预处理。 1.2 铁水预处理的发展历程在1847年，英国Thiel等用一座平炉进行过铁水预脱硅脱磷工业试验，再用此铁水炼钢提高了炼钢生产效率。鞍钢在建国初期也
13、采用过此种工艺。1879年，欧洲用托马斯转炉去磷，冶炼高磷（1.8%2.2%）铁水，磷是炼钢过程的主要发热元素之一，炼钢渣可用作磷肥。后来的碱性平炉和氧气转炉都有较强的去磷能力，对于一般含磷（0.04%0.1%）铁水冶炼普通钢种都能满足去磷要求。到了20世纪80年代，由于石油危机冲击的影响，需要发展节能、省原材料、减少废弃物的新工艺。炼钢在实现铁水预脱硫后，进一步研究了预脱磷问题，同时也是适应低磷钢和纯净钢种的需求。1982年3月，住友鹿岛厂实现了碱精炼工艺（SARP），同年9月新日铁君津厂最佳精炼工艺（ORP）运行，月神户厂专用炉脱磷投入使用。19841985年，川崎的千叶厂和水岛厂铁水预处
14、理站先后投产， 并于1988年末扩建为铁水全处理。1986年11月， 日本钢管京滨厂脱磷站投产。1990年， 住友各厂实现了双炉串联简单精炼工艺（SRP）。1993年4月，韩国浦项公司建成脱磷站。1998年，日本钢管福山厂也采用双炉串联工艺处理100%铁水。欧洲只见意大利塔兰托厂和荷兰霍戈文厂有脱磷试验的报道。我国太钢二炼钢于1988年建成铁水三脱预处理站，但脱硅脱磷处理较少。宝钢1990年末在一炼钢预脱硫站部分改为三脱预处理，由于工艺不完善没有正常运行二炼钢在1998年3月三脱预处理站投入运行。1994年5月，中国台湾中钢铁水三脱预处理站投产。这种发展变化是适应提高钢的质量降低冶炼工艺成本和
15、减少废弃物的环保需要的。1.3 铁水预处理的必要性铁水预处理技术对现代氧气转炉炼钢厂而言，其重要性已从原来冶炼一些对含硫量要求特别严的钢种演进成为炼铁炼钢凝固过程优化不可分割的重要环节。由于转炉预处理铁水进行脱磷工艺的创新开发，逐渐形成了一种全量铁水进行“三脱”处理的技术进步模式：高炉铁水铁水包内脱硫脱磷转炉脱硅、脱磷2脱碳升温转炉。研究结果表明：该种模式将预处理过程分阶段分容器进行，使得冶金热力学与动力学条件达到最优化，从而获得高效、低耗的预处理效果。全量铁水“三脱”的概念是所有进入转炉炼钢的铁水都要进行“三脱”预处理。当前，铁水是否全量“三脱”仍存在着一些争议，新建的大型钢铁联合企业将以板、带材为主打产品，对铁水杂质元素含量有严格的要求，本文旨在对新建钢厂铁水进行全量预处理的必要性予以探讨。1.3.1 铁水预处理功能演进铁水预处理是建立在对冶金过程热力学和动力学深
