重钢铁水脱硅工艺的探讨
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试验结果如表 3 所示。
表 3 高炉出铁过程试验结果
加入 方式
脱硅剂加入量 2.0t/炉
最大值
最小值
平均值
高炉出铁过程脱硅率/％
脱硅剂加入量 6.5t/炉
最大值
最小值
平均值
1
13.3
4.1
10.3
39.3
10.1
25.4
2
15.3
6.8
11.4
47.4
15.5
30.2
3
17.2
6.5
11.2
48.3
重钢铁水脱硅工艺的探讨
·1·
重钢铁水脱硅工艺的探讨
龙治辉 梁 庆 胡 兵 何维祥 马立华
(重庆钢铁股份有限公司炼钢厂，重庆 400084)
摘 要 本文根据重钢现有的生产工艺条件分别从高炉出铁、铁水预处理及转炉冶炼等方面综合论述对铁水硅的处 理情况，研究适应重钢自身条件的铁水脱硅工艺，解决异常高硅铁水对炼钢生产的影响，并为以后开发超低磷钢做 好技术储备。其中 KR 法脱硅的脱硅效率明显优于高炉出铁过程脱硅，但由于条件所限，目前高炉出铁过程脱硅应 作为主要脱硅工艺使用；转炉双联法脱硅可作为处理异常高硅铁水的应急方案。 关键词 脱硅 铁水预处理 转炉冶炼
表 8 各种脱硅工艺的优缺点
项目 高炉出铁过程
脱硅 KR 法脱硅
转炉双渣操作
转炉双联脱硅
优点 不增加“一罐制”生产流程的时间；脱硅率较高，平均可达
48.1％ 不增加“一罐制”生产流程的时间
可处理硅含量 0.80%～1.25％的铁水
可处理硅含量大于 2.0％的异常高硅铁水，脱硅率高，平 均可达 85.02％
0.74
0.118
1.68
0.14
0.087
2.33
0.43
0.108
脱硅率/％ 96.67 75.11 85.02
从试验数据可看出，转炉双联法脱硅率较高，可将异常铁水的硅含量平均脱至 0.43％。但过程控制很不 稳定，操作工艺还有待进一步优化。
4 脱硅工艺的选择
4.1 脱硅工艺的比较
结合重钢的生产工艺状况，上述脱硅工艺的优缺点和脱硅率对比如表 8 所示。
10.0 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
加入方式
出铁量达到 100t 时一次性加入 出铁量达到 50t、100t、150t 时分 3 次均匀加入 从出铁量达到 20t 开始至 180t 止，分 15 次均匀加入 加入方式与方式三相同，但每次的加入量逐次递减
1.3 高炉出铁过程脱硅试验结果及分析
2.3 KR 法脱硅试验结果及分析
试验结果如表 4 所示。
加入量
1.0t/炉 1.5t/炉 2.0t/炉
表 4 KR 法脱硅试验结果
最大值
KR 法脱硅率/％ 最小值
21.1
4.9
26.7
10.7
27.5
11.8
平均值 10.4 14.7 17.8
从试验结果可看出：(1)铁水脱硅率随脱硅剂加入量增大而增大；(2)对比表 3 和表 4 中的脱硅剂加入量 2.0t/炉的试验结果，KR 法脱硅率较高炉出铁过程脱硅率高。可见，尽管进 KR 站铁水的温度较高炉出铁温 度稍低，但充分搅拌的动力学效果更有利于提高脱硅率。
3 转炉吹炼过程脱硅
3.1 转炉双渣操作
转炉双渣操作是转炉炼钢常用的造渣方法，其重要作用之一就是处理含硅量较高的铁水。故本文在此对 转炉双渣法脱硅的特点不做过多的详述。生产实践证明，转炉双渣操作基本上可以解决含硅量为 0.80%～1.25 ％的铁水对转炉脱磷的影响，且主要用于吹炼普碳钢或走 LF 精炼工艺路线的一般优质钢，处理后的转炉终 点情况如表 5 所示。但铁水硅含量越高，转炉操作越不稳定，且易造成转炉干法泄爆，影响生产顺行。故对 于硅含量大于 1.25％的异常高硅铁水还应探寻其它解决办法。
1.2 高炉出铁过程脱硅试验方案
试验采用 210t 公称容量的铁水罐，铁水装入量为 209±1t，成分和温度如表 1 所示。脱硅剂是钢铁生产 主流程中产生的氧化铁粉、烧结返矿或转炉除尘灰与一定量的碱性化合物按比例配置而成。试验按脱硅剂加 入方式分为 4 轮，每轮按脱硅剂加入量 2.0t/炉、6.5t/炉和 10.0t/炉分为 3 次进行，每次试验 10 炉，具体如表 2 所示。
Si 0.80～1.25
Mn 0.20～0.30
表 1 试验铁水成分和温度
成分/％
P 0.110～0.120
S 0.30～0.50
温度/℃ ≥1400
序号
1 2 3 4
2.0 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
脱硅剂加入量/t·炉−1 6.5 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
表 2 试验方案表
Discussion on the Hot Metal Desiliconization Process of Chonggang
Long Zhihui Liang Qing Hu Bing He Weixiang Ma Lihua
(Chongqing Steel and Iron. Co., Ltd., Chongqing, 400084)
龙治辉, 男, 硕士, 工程师, 从事铁水预处理和转炉炼钢的技术研发及管理工作, 030164@ email.cqgt.cn
·2·
第九届中国钢铁年会论文集
流程的时间，且处理能力较大、温降小。脱后渣还可以在铁水预处理工序进行处理，不影响“一罐制”模式的 顺行。这种办法成本低，在早期的一些文献中已有记载，脱硅率一般为 50％左右[1]。故从现有条件上考虑， 采用自然投入法在高炉铁沟内进行脱硅，其工艺过程是将脱硅剂投入铁沟内流动的铁水表面，借助铁水从主 沟流入铁水罐时的冲击搅拌作用促进脱硅反应的进行。
Abstract According to the current productive process condition of ChongGang ，it is discussed processing conditions of desilication compositively in the text,which is incoding separately the blast furnace iron, hot metal pretreatment and converter smelting.It is studied hot metal desiliconization process adapting to the conditions of ChongGang, and solved the influence of abnormal high silicon iron for steelmaking, in order to reserve technique of empoldering ultra-low phosphorus steel in the future.The desilication rate of KR is obviously better than the desilication of blast furnace process，but the blast furnace process of desilication should remain the main desilication process because of the limited conditions,duplex process for steel making can be an emergency processing plan for desilication of abnormal high silicon iron. Key words desiliconization, hot metal pretreatment, converter smelting
项目 最大值 最小值 平均值
表 5 转炉双渣操作的终点情况
C/％
Βιβλιοθήκη Baidu
Si/％
P/％
0.10
0
0.030
0.02
0
0.007
0.06
0
0.018
[O]/ppm 310 900 605
3.2 转炉双联脱硅
3.2.1 转炉双联背景 转炉双联技术目前在国内已有多家钢铁企业正在应用和推广，该工艺是将脱磷、脱碳分别在两个转炉内
2.2 KR 法脱硅试验方案
此次试验在 210t 公称容量的 KR 脱硫装置上进行，铁水成分如表 1 所示，温度为 1360～1400℃，铁水 装入量为 209±1。先将试验用脱硅剂以 10kg 为单位进行袋包装，然后采用人工投掷的办法在搅拌过程中根 据泡沫渣生成情况分多批次均匀加入，尽量避免生成大量的泡沫渣。搅拌时间为 10min，脱硅剂加入量分别 按 1.0t/炉、1.5t/炉和 2.0t/炉进行控制。
进行，其中一个进行铁水脱磷，另一个转炉将脱磷处理后的铁水进行脱碳升温，从而取得纯净度较高的钢水。
·4·
第九届中国钢铁年会论文集
转炉双联技术在设计上又分为异跨异炉、同跨异炉和同跨同炉模式。重钢具备同一转炉可分别承担脱磷炉和 脱碳炉任务的能力，属于同跨同炉模式，类似转炉双渣，作业时间短。故此次运用转炉双联技术试验处理异 常高硅铁水。 3.2.2 转炉双联脱硅试验方案
试验在 210 公称容量的转炉上进行，脱硅炉的吹氧时间为 13±0.5min，吹氧量 5000±50m3，终点温度控 制在 1500～1550℃。 3.2.3 转炉双联脱硅试验结果及分析
试验结果如表 7 所示。
项目 最大值 最小值 平均值
表 7 脱硅炉终点主要成分和脱硅率
C/％
Si/％
P/％
3.04
铁水中的硅并非转炉炼钢的主要热源[1]，过高的硅含量只会增大转炉脱磷难度，影响炼钢生产的稳定。 重钢采用的是紧凑的“一罐制”生产组织模式，对铁水硅含量提出了更高的要求。目前，高炉铁水硅含量平均 0.45％，基本满足炼钢生产需要。但铁水硅含量波动大，一般在 0.10%～1.25％，大于 0.80％的比例约 6％， 对“一罐制”生产顺行影响较大。且从理论和实际生产数据上分析，铁水硅含量越低，对转炉脱磷越有利[2]， 故探讨适宜的脱硅工艺很有必要。
缺点 脱硅剂消耗较高，达不到相关文献记载的“脱硅剂消耗 30kg/t 铁，脱硅
率为 50％[1]”的水平 目前脱硅剂加入量受限，脱硅率较低，平均仅 17.8％
喷溅大，吹炼稳定性差，易造成干法泄爆； 且增加“一罐制”生产流程的时间，影响生产节奏
增加“一罐制”生产流程的时间，影响生产节奏
4.2 脱硅工艺的选择与分析
前一炉吹炼的主要任务是将铁水中的硅含量脱至 0.40％左右，然后将脱硅处理后的铁水重新倒入转炉进 行脱碳、脱磷。试验用铁水的成分和温度如表 6 所示。
Si 2.00～4.20
Mn 0.20～0.40
表 6 入炉铁水成分和温度
成分/％
P 0.110～0.120
S 0.30～0.60
温度/℃ ≥1300
本文从高炉出铁至转炉冶炼的整个生产流程中，对各种脱硅工艺的可行性和实用性分别进行研究和讨 论，摸索一种最佳的脱硅工艺，以满足企业对其自身的生产组织、成本控制和品种质量的要求。
1 高炉出铁过程脱硅
1.1 高炉出铁过程脱硅原理
高炉出铁过程脱硅最直接的办法就是在高炉铁沟内进行脱硅处理，该处理工艺不增加高炉-铁水预处理
2 KR 法脱硅
2.1 KR 法原理及背景
KR 法的主要原理是以一个外衬为耐火材料的搅拌器浸入铁水罐熔池内一定深度进行旋转搅拌，使铁水
重钢铁水脱硅工艺的探讨
·3·
形成旋涡，并将加入的熔剂卷入铁水中，在充分的动力学效果下与铁水进行混合、反应的一种方法。这一方 法原一直用于铁水脱硫，武钢在上世纪 70 年代从日本引进，目前在国内已得到广泛应用。
“一罐制”生产组织模式对时间节奏的要求非常严格，不增加“一罐制”生产流程的时间是生产顺行的前 提，故高炉出铁过程脱硅和 KR 法脱硅的实用性更高。其中高炉出铁过程脱硅的效率较高，应作为正常生产 过程中的主要脱硅工艺。两种工艺共同处理常见高硅铁水(硅含量为 0.80%～1.20％)的结果如图 1 所示。可
17.5
29.8
4
18.9
7.7
12.1
48.5
18.3
30.6
脱硅剂加入量 10.0t/炉
最大值
最小值
平均值
50.7
21.2
40.1
57.3
37.2
45.2
57.4
37.4
45.6
59.8
39.4
48.1
从试验结果可看出：(1)多批次加入脱硅剂有利于脱硅反应的进行，且波动性较一次性加入时小；(2)方 式 2 的加入批次较方式 3 少，但二者试验结果基本相当，这主要是由于方式 3 后期铁水冲击搅拌能力减小使 继续加入的脱硅剂利用率降低所致；(3)从上述分析和方式 4 的试验结果可知：最佳的脱硅剂加入方式应该 是多批次加入，且前期量稍大，并逐渐递减。
表 3 高炉出铁过程试验结果
加入 方式
脱硅剂加入量 2.0t/炉
最大值
最小值
平均值
高炉出铁过程脱硅率/％
脱硅剂加入量 6.5t/炉
最大值
最小值
平均值
1
13.3
4.1
10.3
39.3
10.1
25.4
2
15.3
6.8
11.4
47.4
15.5
30.2
3
17.2
6.5
11.2
48.3
重钢铁水脱硅工艺的探讨
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重钢铁水脱硅工艺的探讨
龙治辉 梁 庆 胡 兵 何维祥 马立华
(重庆钢铁股份有限公司炼钢厂，重庆 400084)
摘 要 本文根据重钢现有的生产工艺条件分别从高炉出铁、铁水预处理及转炉冶炼等方面综合论述对铁水硅的处 理情况，研究适应重钢自身条件的铁水脱硅工艺，解决异常高硅铁水对炼钢生产的影响，并为以后开发超低磷钢做 好技术储备。其中 KR 法脱硅的脱硅效率明显优于高炉出铁过程脱硅，但由于条件所限，目前高炉出铁过程脱硅应 作为主要脱硅工艺使用；转炉双联法脱硅可作为处理异常高硅铁水的应急方案。 关键词 脱硅 铁水预处理 转炉冶炼
表 8 各种脱硅工艺的优缺点
项目 高炉出铁过程
脱硅 KR 法脱硅
转炉双渣操作
转炉双联脱硅
优点 不增加“一罐制”生产流程的时间；脱硅率较高，平均可达
48.1％ 不增加“一罐制”生产流程的时间
可处理硅含量 0.80%～1.25％的铁水
可处理硅含量大于 2.0％的异常高硅铁水，脱硅率高，平 均可达 85.02％
0.74
0.118
1.68
0.14
0.087
2.33
0.43
0.108
脱硅率/％ 96.67 75.11 85.02
从试验数据可看出，转炉双联法脱硅率较高，可将异常铁水的硅含量平均脱至 0.43％。但过程控制很不 稳定，操作工艺还有待进一步优化。
4 脱硅工艺的选择
4.1 脱硅工艺的比较
结合重钢的生产工艺状况，上述脱硅工艺的优缺点和脱硅率对比如表 8 所示。
10.0 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
加入方式
出铁量达到 100t 时一次性加入 出铁量达到 50t、100t、150t 时分 3 次均匀加入 从出铁量达到 20t 开始至 180t 止，分 15 次均匀加入 加入方式与方式三相同，但每次的加入量逐次递减
1.3 高炉出铁过程脱硅试验结果及分析
2.3 KR 法脱硅试验结果及分析
试验结果如表 4 所示。
加入量
1.0t/炉 1.5t/炉 2.0t/炉
表 4 KR 法脱硅试验结果
最大值
KR 法脱硅率/％ 最小值
21.1
4.9
26.7
10.7
27.5
11.8
平均值 10.4 14.7 17.8
从试验结果可看出：(1)铁水脱硅率随脱硅剂加入量增大而增大；(2)对比表 3 和表 4 中的脱硅剂加入量 2.0t/炉的试验结果，KR 法脱硅率较高炉出铁过程脱硅率高。可见，尽管进 KR 站铁水的温度较高炉出铁温 度稍低，但充分搅拌的动力学效果更有利于提高脱硅率。
3 转炉吹炼过程脱硅
3.1 转炉双渣操作
转炉双渣操作是转炉炼钢常用的造渣方法，其重要作用之一就是处理含硅量较高的铁水。故本文在此对 转炉双渣法脱硅的特点不做过多的详述。生产实践证明，转炉双渣操作基本上可以解决含硅量为 0.80%～1.25 ％的铁水对转炉脱磷的影响，且主要用于吹炼普碳钢或走 LF 精炼工艺路线的一般优质钢，处理后的转炉终 点情况如表 5 所示。但铁水硅含量越高，转炉操作越不稳定，且易造成转炉干法泄爆，影响生产顺行。故对 于硅含量大于 1.25％的异常高硅铁水还应探寻其它解决办法。
1.2 高炉出铁过程脱硅试验方案
试验采用 210t 公称容量的铁水罐，铁水装入量为 209±1t，成分和温度如表 1 所示。脱硅剂是钢铁生产 主流程中产生的氧化铁粉、烧结返矿或转炉除尘灰与一定量的碱性化合物按比例配置而成。试验按脱硅剂加 入方式分为 4 轮，每轮按脱硅剂加入量 2.0t/炉、6.5t/炉和 10.0t/炉分为 3 次进行，每次试验 10 炉，具体如表 2 所示。
Si 0.80～1.25
Mn 0.20～0.30
表 1 试验铁水成分和温度
成分/％
P 0.110～0.120
S 0.30～0.50
温度/℃ ≥1400
序号
1 2 3 4
2.0 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
脱硅剂加入量/t·炉−1 6.5 10 炉 10 炉 10 炉 10 炉
表 2 试验方案表
Discussion on the Hot Metal Desiliconization Process of Chonggang
Long Zhihui Liang Qing Hu Bing He Weixiang Ma Lihua
(Chongqing Steel and Iron. Co., Ltd., Chongqing, 400084)
龙治辉, 男, 硕士, 工程师, 从事铁水预处理和转炉炼钢的技术研发及管理工作, 030164@ email.cqgt.cn
·2·
第九届中国钢铁年会论文集
流程的时间，且处理能力较大、温降小。脱后渣还可以在铁水预处理工序进行处理，不影响“一罐制”模式的 顺行。这种办法成本低，在早期的一些文献中已有记载，脱硅率一般为 50％左右[1]。故从现有条件上考虑， 采用自然投入法在高炉铁沟内进行脱硅，其工艺过程是将脱硅剂投入铁沟内流动的铁水表面，借助铁水从主 沟流入铁水罐时的冲击搅拌作用促进脱硅反应的进行。
Abstract According to the current productive process condition of ChongGang ，it is discussed processing conditions of desilication compositively in the text,which is incoding separately the blast furnace iron, hot metal pretreatment and converter smelting.It is studied hot metal desiliconization process adapting to the conditions of ChongGang, and solved the influence of abnormal high silicon iron for steelmaking, in order to reserve technique of empoldering ultra-low phosphorus steel in the future.The desilication rate of KR is obviously better than the desilication of blast furnace process，but the blast furnace process of desilication should remain the main desilication process because of the limited conditions,duplex process for steel making can be an emergency processing plan for desilication of abnormal high silicon iron. Key words desiliconization, hot metal pretreatment, converter smelting
项目 最大值 最小值 平均值
表 5 转炉双渣操作的终点情况
C/％
Βιβλιοθήκη Baidu
Si/％
P/％
0.10
0
0.030
0.02
0
0.007
0.06
0
0.018
[O]/ppm 310 900 605
3.2 转炉双联脱硅
3.2.1 转炉双联背景 转炉双联技术目前在国内已有多家钢铁企业正在应用和推广，该工艺是将脱磷、脱碳分别在两个转炉内
2.2 KR 法脱硅试验方案
此次试验在 210t 公称容量的 KR 脱硫装置上进行，铁水成分如表 1 所示，温度为 1360～1400℃，铁水 装入量为 209±1。先将试验用脱硅剂以 10kg 为单位进行袋包装，然后采用人工投掷的办法在搅拌过程中根 据泡沫渣生成情况分多批次均匀加入，尽量避免生成大量的泡沫渣。搅拌时间为 10min，脱硅剂加入量分别 按 1.0t/炉、1.5t/炉和 2.0t/炉进行控制。
进行，其中一个进行铁水脱磷，另一个转炉将脱磷处理后的铁水进行脱碳升温，从而取得纯净度较高的钢水。
·4·
第九届中国钢铁年会论文集
转炉双联技术在设计上又分为异跨异炉、同跨异炉和同跨同炉模式。重钢具备同一转炉可分别承担脱磷炉和 脱碳炉任务的能力，属于同跨同炉模式，类似转炉双渣，作业时间短。故此次运用转炉双联技术试验处理异 常高硅铁水。 3.2.2 转炉双联脱硅试验方案
试验在 210 公称容量的转炉上进行，脱硅炉的吹氧时间为 13±0.5min，吹氧量 5000±50m3，终点温度控 制在 1500～1550℃。 3.2.3 转炉双联脱硅试验结果及分析
试验结果如表 7 所示。
项目 最大值 最小值 平均值
表 7 脱硅炉终点主要成分和脱硅率
C/％
Si/％
P/％
3.04
铁水中的硅并非转炉炼钢的主要热源[1]，过高的硅含量只会增大转炉脱磷难度，影响炼钢生产的稳定。 重钢采用的是紧凑的“一罐制”生产组织模式，对铁水硅含量提出了更高的要求。目前，高炉铁水硅含量平均 0.45％，基本满足炼钢生产需要。但铁水硅含量波动大，一般在 0.10%～1.25％，大于 0.80％的比例约 6％， 对“一罐制”生产顺行影响较大。且从理论和实际生产数据上分析，铁水硅含量越低，对转炉脱磷越有利[2]， 故探讨适宜的脱硅工艺很有必要。
缺点 脱硅剂消耗较高，达不到相关文献记载的“脱硅剂消耗 30kg/t 铁，脱硅
率为 50％[1]”的水平 目前脱硅剂加入量受限，脱硅率较低，平均仅 17.8％
喷溅大，吹炼稳定性差，易造成干法泄爆； 且增加“一罐制”生产流程的时间，影响生产节奏
增加“一罐制”生产流程的时间，影响生产节奏
4.2 脱硅工艺的选择与分析
前一炉吹炼的主要任务是将铁水中的硅含量脱至 0.40％左右，然后将脱硅处理后的铁水重新倒入转炉进 行脱碳、脱磷。试验用铁水的成分和温度如表 6 所示。
Si 2.00～4.20
Mn 0.20～0.40
表 6 入炉铁水成分和温度
成分/％
P 0.110～0.120
S 0.30～0.60
温度/℃ ≥1300
本文从高炉出铁至转炉冶炼的整个生产流程中，对各种脱硅工艺的可行性和实用性分别进行研究和讨 论，摸索一种最佳的脱硅工艺，以满足企业对其自身的生产组织、成本控制和品种质量的要求。
1 高炉出铁过程脱硅
1.1 高炉出铁过程脱硅原理
高炉出铁过程脱硅最直接的办法就是在高炉铁沟内进行脱硅处理，该处理工艺不增加高炉-铁水预处理
2 KR 法脱硅
2.1 KR 法原理及背景
KR 法的主要原理是以一个外衬为耐火材料的搅拌器浸入铁水罐熔池内一定深度进行旋转搅拌，使铁水
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·3·
形成旋涡，并将加入的熔剂卷入铁水中，在充分的动力学效果下与铁水进行混合、反应的一种方法。这一方 法原一直用于铁水脱硫，武钢在上世纪 70 年代从日本引进，目前在国内已得到广泛应用。
“一罐制”生产组织模式对时间节奏的要求非常严格，不增加“一罐制”生产流程的时间是生产顺行的前 提，故高炉出铁过程脱硅和 KR 法脱硅的实用性更高。其中高炉出铁过程脱硅的效率较高，应作为正常生产 过程中的主要脱硅工艺。两种工艺共同处理常见高硅铁水(硅含量为 0.80%～1.20％)的结果如图 1 所示。可
17.5
29.8
4
18.9
7.7
12.1
48.5
18.3
30.6
脱硅剂加入量 10.0t/炉
最大值
最小值
平均值
50.7
21.2
40.1
57.3
37.2
45.2
57.4
37.4
45.6
59.8
39.4
48.1
从试验结果可看出：(1)多批次加入脱硅剂有利于脱硅反应的进行，且波动性较一次性加入时小；(2)方 式 2 的加入批次较方式 3 少，但二者试验结果基本相当，这主要是由于方式 3 后期铁水冲击搅拌能力减小使 继续加入的脱硅剂利用率降低所致；(3)从上述分析和方式 4 的试验结果可知：最佳的脱硅剂加入方式应该 是多批次加入，且前期量稍大，并逐渐递减。