(铁水预处理)炼 钢工艺学.ppt

铁水预处理的作用和效果
铁水预脱硫工艺
铁水预脱硅工艺
铁水预脱磷工艺
铁水“三脱”工艺
4. 铁水预处理工艺
铁水预处理的作用和效果
铁水预处理——铁水在兑入炼钢炉之前,为除去某种有害成分( 如S、P、Si 等)或提取/回收某种有益成分(如V、Nb 等)的处理过程。
分类
普通铁水预处理
特殊铁水预处理——
单一脱S
脱Si,同时脱P、S
脱Cr、提V/Nb/W
作用和效果
有效提高铁水质量
减轻炼钢负担
为优化炼钢工艺,提高钢材质量创造良好条件
对特殊铁水预处理而言,可有效回收利用有益元素,实现综合利用。
铁水预脱硫工艺
1、基本原理
炉外脱硫的基本原理与炉内脱硫相同。使用与硫的亲合力比铁与硫的亲合力大的元素或化合物,将硫化铁转变为更稳定的、极少溶解或完全不溶于铁液的硫化物;同时,创造良好的动力学条件,加速铁水中硫向反应地区的扩散和扩大脱硫剂与铁水之间的反应面积。
符合上述条件的典型脱硫剂有:苏打(Na2CO3)、石灰(CaO)、食盐(NaCl)、氰氨化钙(2)、镁(Mg)、碳化钙(CaC2)等。它们可以单独使用,也可以混合使用。
目前普遍使用的脱硫剂是碳化钙、石灰和镁。其反应为:
CaC2+[S]=CaS+2C石墨(1)
铁水预脱硫工艺
按照实际条件,取aCaC2=aCaO=PMg=aCaS=aC=PCO=1,在铁水温度分别为1150、1250和1550℃时,按式(1)、(2)和(3)算出铁水中硫的平衡含量见下表。
脱硫剂
铁水温度/℃
1150
1250
1550
CaC2
CaO
Mg
×10-8
×10-3
×10-7
×10-7
×10-3
×10-6
×10-5
×10-4
×10-4
不同温度下铁水中硫的平均含量/%
CaC2是强的脱硫剂。其脱硫能力随温度升高而减弱,但在高温下也具有强的脱硫能力。
石灰的脱硫能力较差,但随温度升高而增强。因此,用石灰脱硫时,应尽可能使铁水具有较高的温度。
镁的脱硫能力强,但价格昂贵。镁脱硫时,反应激烈。一般将镁粉渗入焦炭孔隙中制成镁焦,或与石灰制成混合物使用。
2、铁水预脱硫方法
铁水炉外脱硫的效果,不仅决定于脱硫反应的热力学条件,反应的动力学条件也非常重要。为了改善反应的动力学条件,除要求适当高的铁水温度以加速扩散,适当细小的脱硫剂粒度以扩大反应面积,利用脱硫剂(如Na2CO3、CaCO3)本身放出气体加强搅拌,和采用催化剂(如铝粉、萤石粉等)外,更重要的是采用强制搅拌的方法。根据搅拌方式不同大体可分为三类:
;
;

铁水预脱硫工艺
铁流搅拌法
靠铁水流的冲击使铁水与脱硫剂搅拌混合。此法的脱硫剂多用苏打粉或苏打粉与石灰粉和萤石粉的混合物。把脱硫剂加入高炉出铁槽中,或加入高炉、混铁炉或混铁车的铁水包中。
优点是设备和操作都很简单;
缺点是铁流搅拌的作用不足以使铁水与脱硫剂充分混合,因而脱硫效率低,而且不稳定。
现代化的钢铁企业都不采用此法。但在设备简陋、铁水含硫又高的小钢铁厂,还经常被采用。
机械搅拌法
靠旋转沉入铁水中的搅拌器或转动盛铁水的容器使铁水与脱硫剂搅拌混合。
采用搅拌器和采用转动容器机械搅拌法,均可控制铁水与脱硫剂的搅拌时间和搅拌强度,用CaC2作脱硫剂能得到>90%的脱硫效率(单向摇包法搅拌混合较差,脱硫率比双向摇包法约低10%),可以把铁水中的硫稳定地降低到<%。
武钢旋转实心搅拌器的KR机械搅拌法,%%。实践证明,此类脱硫设备可以用价廉的石灰进行有效的脱硫。设备最简单,脱硫效率高。
转动容器的回转炉法和摇包法,由于设备复杂,维修费用高和难于大型化,发展前途不大。
搅拌器法
旋转实心搅拌器的搅拌法(KR法)
旋转空心搅拌器的搅拌法(DORA法)
转动容器的机械搅拌法
单向摇包法
双向摇包法