《转炉炼钢操作》课件项目3

1、项目三铁水预处理转炉炼铁操作项目导入铁水预处理是指铁水进入转炉之前所进行的某种处理，可分为普通铁水的脱硫、脱磷和脱硅预处理（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）。随着现代工业的发展和科学技术的进步，用户对钢材的质量和实用性能要求越来越高。为了满足用户及市场需求，世界各国钢铁工业都在不遗余力地通过降低钢种夹杂特别是硫、磷含量途径来提高钢材质量，而铁水预处理则主要是使铁水中硫、磷、硅含量降低到所要求范围，简化炼钢过程，改善铁水质量，优化转炉技术经济指标的重要措施，因此我们下面主要讨论铁水三脱预处理。目录CONTENTS任务一 铁水预脱硫1任务二 铁水预脱磷2任务

2、三 铁水预脱硅3任务一1.铁水预处理的含义2.铁水预脱硫的目的3.铁水预脱硫的方法4.常见脱硫剂及特点铁水预脱硫学习目标任务描述学习目标掌握现在铁水预脱硫常用的方法、脱硫剂和工艺步骤，了解铁水预脱硫在现代钢铁冶炼中的重要作用。 熟悉铁水预脱硫的操作步骤，能对铁水正确进行预脱硫处理。任务描述通过此次任务主要了解铁水预处理的含义，铁水预脱硫的目的和方法，熟悉KR搅拌法脱硫操作工艺及常用脱硫剂的特点。一、铁水预处理的含义所谓铁水预处理是指高炉铁水在入炼钢转炉以前，为提高入炉铁水质量而进行的脱硫、脱磷、脱硅及提取铁水中有价元素（如提钒）等一系列冶金处理，称为铁水预处理。相关知识二、铁水预脱硫的目的（1

3、）用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低（硫含量高容易使连铸坯产生裂纹）。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢和超低硫钢种的要求。 （2）转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫效率仅为30%40%;而铁水中的碳、硅等元素含量高，氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高;铁水预脱硫的脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。 （3）减轻高炉脱硫负担后，能实现低碱度、小渣量操作，有利于冶炼低硅生铁，使高炉稳定、顺行，可保证向炼钢供应精料。 （4）有效地提高钢铁企业铁、钢、材的综合经济效益。 相关知识三、铁水预脱硫的方法1.喷粉法 喷粉法亦称喷射冶金或称喷吹。用氮气、氩气、天然气

4、或压缩空气做载体把脱硫剂通过直接插入铁水内的专用喷枪喷入铁水深处进行脱硫，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。操作过程要求如下: 喷粉罐喷出的气流均匀稳定、喷枪出口不发生堵塞。 脱硫剂粉粒有足够的速度进入铁水、在反应过程中不发生喷溅。 喷粉法优点:设备简单、操作灵活、易于控制、脱硫率高、几乎不受容量限制，铁水包或混铁车均可采用。 相关知识三、铁水预脱硫的方法1.喷粉法 （1）采用鱼雷罐运输工艺装置的特点 优点:铁水预处理批量大、运送过程温降小。 缺点:由于鱼雷罐的形状、铁水进口直径以及深度的不足等条件的限制，致使铁水处理过程鱼雷罐内留有死角，脱硫率下降，并且脱硫后

5、扒渣困难，工艺设备的复杂也加大了维修难度与成本。 相关知识1贮料仓; 2，3喷粉罐;4管道; 5喷枪;6集尘器;7鱼雷罐 三、铁水预脱硫的方法1.喷粉法 （2）采用铁水包运输工艺装置的特点 优点:设备简单，铁水预处理不受设备形状、铁水包直径及铁水深度条件限制，脱硫率高，最重要的是脱硫后扒渣容易、彻底，减少了下步冶炼工艺过程中的回硫。 缺点:铁水在运输过程中温降大，增加了因减小温降而采取保温措施所带来的成本。 相关知识三、铁水预脱硫的方法2. KR搅拌法这种脱硫方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搅动铁水，使铁水产生漩涡，在铁液面中央部分产生一个漩涡下流坑，同时加

6、入脱硫剂使其在下陷坑中被卷入铁水内部进行脱硫反应（如图所示），从而得到脱硫的目的。相关知识1叶轮;2脱硫剂;3铁水三、铁水预脱硫的方法2. KR搅拌法KR法铁水预处理脱硫具体操作要求如下: （1）在处理之前，必须将铁水包内的渣子充分扒除，否则会严重影响脱硫效果。 （2）处理过程中设置搅拌器的转数一般为90120r/min，在搅动11.5min后开始加入脱硫剂，搅动时间约13min左右。 （3）处理完毕后，还需仔细地扒除脱硫渣。 KR搅拌法的优点:脱硫效率高、脱硫剂消耗少、金属损耗低。 KR搅拌法的缺点:温降大，处理1015min过程温降约50 ，搅拌过程为了铁水液面波动，液面至包口距离应不小于

7、629mm。相关知识四、常见脱硫剂及特点1.苏打灰 其主要成分为Na2CO3，铁水中加入苏打灰后，与硫作用发生以下3个化学反应:相关知识 用苏打灰脱硫，工艺和设备简单，其缺点是脱硫过程中产生的渣会腐蚀处理罐的内衬，产生的烟尘污染环境，对人有害。目前很少使用。四、常见脱硫剂及特点2.石灰粉 其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下:相关知识石灰价格便宜、使用安全，但在石灰粉颗粒表面易形成2CaOSiO2致密层，限制了脱硫反应进行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和铁损大，铁水温降也较多。另外，石灰还有易吸潮变质的缺点。四、常见脱硫剂及特点3.电石粉其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式

8、如下:相关知识用电石粉脱硫，铁水温度高时脱硫效率高，铁水温度低于1300时脱硫效率很低。另外，处理后的渣量大，且渣中含有未反应尽的电石颗粒，遇水易产生乙炔（C2H2）气体，故对脱硫渣的处理要求严格。在脱硫过程中也容易析出石墨碳污染环境。电石粉易吸潮生成乙炔（乙炔是可燃气体且易发生爆炸），故电石粉需要以惰性气体密封保存和运输。四、常见脱硫剂及特点4.金属镁镁在铁水的温度下与硫有极强的亲和力，特别是在低温下镁脱硫效率极高，脱硫过程可预测，硫含量可控制在0.001%的精度。这是其他脱硫剂所不能比拟的。属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆品，镁粒必须经表面钝化处理后才能安全地运输、储存和使用。钝化处理后

9、，使其镁粒表面形成一层非活性的保护膜。用镁脱硫，铁水的温降小，渣量及铁损均少且不损坏处理罐的内衬，也不影响环境。因而铁水包喷镁脱硫工艺获得了迅猛的发展。镁的价格较高，保存时须防止吸潮。相关知识四、常见脱硫剂及特点5.复合脱硫剂复合脱硫剂是两种以上脱硫剂或脱硫和助熔剂按一定的比例配置而成，可以单独使用，也可混合使用，例如下表所示各种镁基复合脱硫剂脱硫效果。相关知识（1）系统检查，确定设备无损，运行正常。 （2）备料，可自动计算由初始硫含量脱至目标硫含量所需加料值。 （3）待处理铁水包进入KR脱硫预处理工位，然后分别降下烟罩和电动溜槽。 （4）搅拌器参数设定:分别设定搅拌头高度3m，搅拌时间10m

10、in，搅拌速度85r/min至90r/min，投料门槛值55r/min左右。 （5）下降搅拌头至铁水液面，点击开始按钮，进行搅拌，调节搅拌头速度，是搅拌头充分发挥作用，当搅拌头速度超过门槛值时，开始加入脱硫剂，下料结束时，应提高转速15转。投完料后，提起电动溜槽。 （6）搅拌结束后，升起搅拌头，提起烟罩。 （7）将铁水包倾翻后开始进行扒渣，铁水表面基本没有灰色物质扒渣结束，铁水包复位进行测温取样。任务实施铁水预脱硫方法除了上述的几种外还有一些简单预处理方法，如铁流搅拌法、摇包法和搅拌脱硫法。铁流搅拌法是将脱硫剂加入高炉出铁钩或铁水包内，靠铁水流的冲击与脱硫剂混合搅拌进行脱硫。设备简单，容易操作

11、，但是脱硫率低;摇包法是用机械驱动铁水包，使它围绕垂直中心线作偏心回转，促进脱硫剂与铁水混合搅拌，此法适合小容量铁水包;机械搅拌法除了KR法外，还有非卷入型机械搅拌法，脱硫率高且稳定，能得到低硫或超低硫铁水。知识拓展任务二1.铁水预脱磷的目的2.铁水预脱磷的方法铁水预脱磷学习目标任务描述学习目标掌握铁水喷粉脱磷预处理法的操作工艺和特点，以及常用于预处理的脱磷剂，了解铁水脱磷预处理对于改善铁水质量和减轻转炉冶炼负担的重要作用。 能对铁水熟练进行预脱磷，并能解决预脱磷出现的问题。 任务描述磷是钢中危害最大的元素之一，要求知道铁水预脱磷的目的、方法及特点的基础上，熟悉铁水预脱磷的脱磷剂类型、特点，预

12、脱磷的处理过程和要求。一、铁水预脱磷的目的铁水预脱磷处理是铁水进入转炉前预处理的工艺，是适应对低磷钢种的需求，改进炼钢工艺技术和利用含磷较高的铁矿资源而得到发展的。铁水预脱磷处理带来的好处如下: （1）减少了转炉冶炼总的渣料消耗，同时减少了铁损，降低了综合冶炼成本。 （2）改善了铁水质量，提高了转炉生产率和终点命中率。 （3）降低了出钢过程下渣量由610kg/t降至3kg/t以下。相关知识二、铁水预脱磷的方法铁水预脱磷处理的方法有许多种，最常用的主要是喷粉法，此外还有专用转炉脱磷法、机械搅拌法以及SARP等。下面主要介绍喷粉脱磷预处理的工艺和特点。 相关知识喷吹法是用载气将脱磷剂喷吹到铁水包或

13、鱼雷罐内，与铁水产生脱磷反应。采用铁水包处理铁水具有较好的动力学条件，而且容易排渣，为了防止喷溅，铁水包可加防溅罩，其工艺装置如图所示。 铁水包脱磷装置系统 1贮料仓;2提升罐;3喷吹罐;4CaO;5CaF 2 ;6轧钢皮; 7斗式提升机; 8运输机;9集尘罩;10衬;11氮枪;12氧枪;13铁水罐二、铁水预脱磷的方法目前，钢厂普遍采用氧化脱磷工艺，即向铁水包或鱼雷罐内吹入氧气与磷产生化学反应，反应机理如下: 相关知识但是P2O5在渣中并不能稳定存在，因此吹入氧气的同时会利用载气通过喷粉枪加入脱磷剂，其与P2O5 反应结合成磷酸盐留在脱磷渣中以达到脱磷的效果。目前工业上应用的脱磷剂主要有苏打系

14、脱磷剂和石灰系脱磷剂两类，其各自反应原理和优缺点如下: 二、铁水预脱磷的方法1.苏打（Na2CO3）系脱磷剂苏打系脱磷剂是以Na2CO3为主，氧化铁水中的磷使之生成磷酸钠进入炉渣将磷脱除，其反应如下: 相关知识在另不加氧化剂时（不吹入氧气）苏打可直接供氧和造渣，其反应如下: 苏打脱磷的优点:具有较高的脱磷能力，从脱磷渣和炉尘中能回收大约70%的苏打。 苏打脱磷的缺点:铁水温降大、包衬侵蚀严重、苏打价格贵、利用率低、处理成本高。二、铁水预脱磷的方法2.石灰（CaO）系脱磷剂石灰系脱磷剂以CaO为主，配加适当的氧化剂和助熔剂。工业上已获得应用的氧化剂有轧钢皮、连铸铁皮、铁矿石、烧结返矿、锰矿石等固

15、体氧化剂和氧气。脱磷时利用氧化铁或氧气将铁水中的磷氧化成P2O5，在与石灰中的CaO结合生成磷酸钙留在渣中，其反应具体如下: 相关知识石灰系脱磷剂的优点:石灰系脱磷剂来源广，价格便宜，脱磷率很高。（1）确定设备运行正常无误。 （2）将待处理的铁水包车开至铁水脱磷预处理工位，降下烟罩，下降氧枪吹氧，氧枪枪位遵循低高低的原则进行阶段性调整，供氧流量和强度视情况不同而异。 （3）吹氧的同时降下喷粉枪向铁水包内喷入石灰系脱磷剂，有的情况下可能会加入氧化铁皮球或氧化铁皮进行调温。 （4）处理时间到后提起烟罩，并且提起氧枪、喷粉枪。 （5）将铁水包倾翻后进行扒渣，扒渣完毕铁水包复位，测温取样。任务实施专用

16、转炉脱磷处理是在炼钢车间专门用一座转炉对铁水进行脱磷预处理。专用转炉脱磷预处理的操作方式是顶吹氧气，同时用氮气做载气喷吹石灰系脱磷剂，脱磷后铁水移至转炉内炼钢。下图是日本住友开发的专用转炉预脱磷工艺，称为两级转炉串联操作 SRP（Simple Refining Process）工艺。知识拓展 任务三1.铁水预脱硅处理的意义2.铁水预脱硅处理原理及常用的脱硅剂3.预脱硅的方法 铁水预脱硅学习目标任务描述学习目标通过对铁水预脱硅处理的学习，掌握铁水预脱硅常用的处理方法和脱硅剂种类，并且认识铁水预脱硅在铁水预处理中的重要意义。 熟悉铁水预处理的顺序，能正确完成铁水预脱硅操作。任务描述 铁水预脱硅与预

17、脱磷关系密切，要求知道铁水脱硅预处理的意义、原理，了解铁水预脱硅的方法和脱硅剂，学习铁水预脱硅的操作过程。一、铁水预脱硅处理的意义（1）减少脱磷剂用量，提高脱磷、脱硅效率。 （2）减少石灰用量，减少喷溅，提高金属收得率，降低综合冶炼成本。 相关知识二、铁水预脱硅处理原理及常用的脱硅剂常使用的脱硅剂以提供氧源的氧化剂材料为主剂，以调整炉渣碱度和改善流动性的溶剂为副剂。氧化剂有固体氧化剂和气体氧化剂两种，固体氧化剂主要是氧化物（如连铸和轧钢的氧化铁皮（铁鳞）、精矿粉、烧结矿粉、氧化铁烟尘等）或锰矿粉;气体氧化剂主要是氧气，其具体的化学反应机理如下:相关知识三、预脱硅的方法目前铁水预脱硅方法按处理场

18、所不同，可分为在高炉出铁过程中向炉前铁水沟加固体氧化剂连续脱硅法，向铁水包或鱼雷罐内喷射脱硅剂和吹氧法脱硅。高炉出铁场是主要的炉外脱硅场所，一般后两种方法只是作为在出铁场脱硅达不到目标的补充手段。铁水脱硅方式的选择主要是根据铁水含硅量、要求处理后的含硅量和已有的设备场地限制等条件来确定。相关知识三、预脱硅的方法相关知识 脱硅剂自然落入铁沟1料仓;2脱硅剂;3主铁沟;4高炉渣; 5脱硅渣;6渣罐;7铁水;8鱼雷罐车铁沟内喷吹脱硅1料仓;2给料机;3皮带机;4料仓; 5定量给料器;6输送装置;7载气; 8喷枪;9主沟;10摆动溜槽; 11铁水罐 三、预脱硅的方法1.高炉铁水沟脱硅处理的优点 脱硅不需要增加脱硅时间工序、处理能力大，热损失少，铁水温降不大，处理后温度较铁 水罐脱硅高100左右，渣铁分离方便。 2.高炉铁水沟脱硅处理的缺点 用于脱硅反应的氧化剂利用率低，工作条件差，铁水罐装入量减少10%30%，出铁中的硅含量，铁流大小和温度较难控制，影响了脱硅的稳定性。相关知识 一、原料准备（1）氧化