发展铁水预处理脱磷的1
铁水预处理技术的现状及发展程常桂(武钢金属回收公司).
实际生产过程中，铁水预处理分为深脱和浅脱。 一般来说，炼钢用的铁水在预处理前， [S] ：0.02％～0.07%; [P] ：0.08%～0.20％;
[Si] : 0.30％～1.25%。
对脱硫而言： 浅脱硫后为：[S]≤0.010％。
深 脱 后 的 硫 含 量 为 ： [S]≤0.005 ％ ， 最 好 时 可 达 [S]≤0.002％。
为保证钢的质量，必须在炉外对铁水进行脱硫预处理。铁 水炉外脱硫工艺在经济上和技术上是合理的和可行的，主 要原因在于以下几方面： （1）铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性好的元素，因 此在使用不同类型的脱硫剂，特别是强脱硫剂，如钙，镁， 稀土等金属及其合金时，不会发生大量的烧损，以致影响 脱硫反应进行。
1.2 铁水预脱硫的意义及技术优势
1.2.1 脱硫的意义
除易切削钢外，硫作为有害元素必须在冶炼过程中去除。 为了避免连铸板坯产生内部裂纹和得到良好的表面质量， 要求普通钢中的含硫量小于0.02％； 为了使结构钢具有均匀的机械性能（即减少各向异性）， 要求钢中的硫含量小于0.01%；
为了使石油和天然气输送管道、石油精炼设备用钢、海上 采油平台用钢、低温用钢、厚船板钢和航空用钢等具有抗 氧致裂纹性能、更均匀的机械性能和更高的冲击韧性，硅 钢具有良好的导磁性，薄板钢具有优良的深冲击性能等， 要 求 钢 中 的 硫 含 量 小 于 0.005 ％ （ 甚 至 小 于 0.002% ～ 0.001％）。
（2）铁水中的碳和硅等能大大提高硫在铁水中的活度系数， 致使硫较容易脱到低水平。铁水中的氧含量较低，硫的分 配系数相应有所提高，有利于脱硫。铁水处理温度较低， 对处理装臵的寿命有益。
12
（ 3 ）铁水炉外脱硫可以在鱼雷车、铁水罐中进行，也可 以在铁槽中进行，这样可减少处理投资。
铁水预处理脱磷剂的实验研究
收稿日期 :
2010 - 09- 26 ; 修订日期 : 2010- 10- 14 司助理工程师。
作者简介 : 魏颖娟 ( 1983 ) , 女 , 硕 士 , 陕西冶金设计 院有限公
2010 ( S2 )
重型机械
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( PO 34 )
几乎不能脱磷, 铁矿石中的磷进入生铁中 , 致使 生铁中的磷高达 0 1% ~ 1 0% 。一般生铁中的 磷主要在炼钢时氧化去除 , 但传统的炼钢工艺很 难达到冶炼低磷钢 ( 超低磷钢 ( [ P ] < 0 01 % ~ 0 02 % )和 [ P ] < 0 005 % ) 的要求 , 且增加转
3 /2 ( O2- )
。
图 1 脱磷反应的动力学模型
可以看出, 强化脱 磷的热力 学条件是 提高 脱磷剂碱度, 增 加 CaO 含量 , 可使 a ( O2- ) 增大
70
重型机械
2010 ( S2 )
3 实验方法
脱磷实验是在功率为 8 k W 的井式电阻炉中进 行。将 (C) = 4 2 % ~ 44 %, ( S i) = 0 1 %, (M n) = 0 10 % ~ 0 15 %, ( P) = 0 19 % ~ 0 23 %,
[ 6]
( S) = 0 002 % 的铁样放入外套高纯石墨坩埚的刚 玉坩埚内, 再在氮气保护的条件下, 将铁样随坩埚 置于井式电阻炉内进行加热, 在 1350∀ 温度下进行 实验。实验内容主要包括以下几部分: ( 1) 以 C aO、 F e2 O3、 CaF2 等纯 化学试剂为 原料配制固体合成脱磷剂 , 研究不同氧化剂、固 定剂及助熔剂之间最佳配比关系; ( 2) 在固体合成脱磷剂实验基础之上 , 对固 体脱磷剂进行预熔处理后进行脱磷实验。 ( 3) 在纯化学试剂为原料的实 验基础之上 , 考虑用冶金渣尘及其它冶金原料如: 转炉渣、精 细铁矿和烧结矿粉来代替脱磷剂中部分氧化剂和 固定剂进行脱磷实验。
1-铁水预处理工艺
3.2 铁水脱磷装置示意图
四、转炉双联法脱磷工艺
日本和歌山制铁所炼钢厂工艺布置示意图
4.1 脱磷转炉
脱磷炉加15%废钢（尺寸稍小些） 脱碳炉加2%废钢（尺寸稍大些） 脱磷炉：废钢与脱碳炉渣一起从料槽加入。 BOFd[p]：[C]：4.7%~3.7% 吹氧时间9min [P]：从0.1%（1000ppm）→降到0.01% （100ppm）周期时间20min 炉龄： 25000炉，炉渣R：≤2，渣量 ~35kg/t，脱磷炉供氧强度是脱碳炉的1/4~1/2。 脱磷炉加入造渣料：BOFd[C]返渣（约占脱碳 炉渣总量的1/2）+石灰 脱磷炉渣：由于碱度≤2，可直接用于筑路 等 半钢温度1300℃左右， 回收煤气，流量为 35000~40000m3/h
五、铁水预处理对纯净钢的意义
铁水含磷、硫可降到低或超低含量水平。 提高转炉生产率、降低成本、节约能耗。 极低碳钢的清洁度。钢中T[O]、[N]、[H]含
量降低。 有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的“保碳出钢 技术”。 有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益。
二、铁水脱Si（120t转炉）
铁水脱Si的重要意义： 铁水脱磷的必要条件 利于减少石灰加入量和渣量
铁水脱Si的工艺方法铁水罐脱硅 转炉脱硅
2.1 脱Si剂、脱Si原理
脱硅剂： 氧化剂：氧气，氧化铁皮，精矿粉，烧结矿粉，氧 化铁烟尘 溶剂：石灰，萤石 铁水脱Si化学反应： [Si]+O2(g)=SiO2 [Si]+(2/3)Fe2O3(s)=SiO2(s)+(4/3)Fe [Si]+(1/2)Fe3O4(s)=SiO2(s)+(3/2)Fe [Si]+2(FeO)=SiO2(s)+2Fe
铁水预处理脱磷的工艺流程
铁水预处理脱磷的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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铁水预处理顺序的选择
1 CaO作“三脱”剂（1）脱硅－脱硫－脱磷顺序——铁水沟处铁鳞脱硅铁水脱硅是放热反应，铁水温度越低，脱硅的效果越好。
考虑到铁水的脱硫温降和运输、等待温降，若将脱硅置于脱硫之后，脱硅时的铁水温度将较铁水沟脱硅更低，铁水预脱硅工序应尽量置于脱硫之后，而不是在脱硫之前。
——脱硫反应平衡时 [%S]达10-4数量级，可满足所有钢种的要求；温度的变化对铁水脱硫效果的影响很小，因此脱硫可考虑提至脱硅之前，在确保脱硫效果的同时使脱硅也处于较好的热力学条件下。
——转炉内脱硅、脱磷有资料表明：铁水中[%Si]大于0.15时为脱硅期，[%Si]小于0.15时脱磷反应才会开始，脱磷反应是放热反应，较低温度的脱磷炉内脱硅的热力学条件应是最佳的。
因此应取消铁水沟处的高温脱硅，将其移至脱硫之后的脱磷转炉内和脱磷一同进行。
（2）脱硫－脱硅、磷顺序“脱硫—脱硅、脱磷”顺序的情况下，脱硫反应平衡时量[%S]下降了一个数量级。
将脱硅任务放在脱硫之后完成，能明显改善CaO粉剂脱硫的热力学条件。
（3）脱硅、脱磷－脱硫顺序在“脱硅、脱磷—脱硫”顺序的情况下，脱硫反应平衡时 [%S]为10-3数量级，而在“脱硅—脱硫—脱磷”顺序下，[%S]为10-4数量级，在“脱硫—脱硅、脱磷”顺序下，[%S]为10-5数量级。
显然“脱硫—脱硅、脱磷”顺序下CaO粉剂脱硫反应的热力学条件更好。
（4）同时“三脱”机理研究表明：用氮氧复合气体作载气喷吹CaO粉同时进行铁水预处理“三脱”反应时，脱硅、脱磷主要是在喷枪附近的高氧势区进行的瞬时接触反应；脱硫则是还原性渣和铁水之间的持久接触反应。
对铁水预处理脱硅来说，脱磷转炉顶吹氧加CaO粉剂脱硅的热力学条件是最优的。
CaO的脱磷能力受铁水温度的影响很大，在其它操作条件允许的情况下，应该尽量在低温下脱磷。
“脱硫－脱硅、脱磷”顺序下，专用脱磷转炉脱磷时铁水的温度较同时“三脱”时低。
综合比较认为：Ca O作三脱剂时，脱磷应在脱硫之后，并在专用转炉内进行最佳。
钢铁生产中的脱磷工艺教材课件
高碳钢种对碳含量要求较高，脱磷过程中需控制好温度和 氧势，避免过度氧化，同时保证脱磷效果。
不锈钢种脱磷
不锈钢种对磷、硫含量及夹杂物要求严格，需采用特殊脱 磷剂和工艺，结合后期精炼处理，达到超低磷、硫含量及 纯净度要求。
脱磷工艺的节能减排技术
01
02
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高效脱磷剂
研发高效脱磷剂，降低脱 磷剂消耗，减少副产物的 生成，降低能耗和生产成 本。
02
脱磷工艺原理
Chapter
化学脱磷反应
01
02
03
化学脱磷反应是利用碱 性氧化物与磷的化合物 之间的反应，将钢液中
的磷去除的过程。
在高温下，碱金属氧化 物与磷的化合物反应生 成磷酸盐和氧气，从而 将磷从钢液中脱去。
常用的碱性氧化物包括 氧化钙、氧化镁等，它 们与磷的反应可表示为 ：3CaO + P2O5 ->
环保要求提高
随着环保意识的增强，钢铁企业需要采取更加环保的脱磷工艺，减少对
环境的污染。
新型脱磷剂的开发与应用
复合脱磷剂的研究
针对高磷铁水处理难题，研究开发新型复合脱磷剂，以提高脱磷 效率和降低脱磷成本。
高效脱磷剂的应用
将新型高效脱磷剂应用于实际生产中，提高脱磷效果和降低能耗。
脱磷剂的再生与循环利用
05
脱磷工艺的挑战与未来发展
Chapter
高磷铁水的处理难题
01
高磷铁水成分复杂
高磷铁水中的磷含量较高，同时含有其他多种杂质元素，这增加了脱磷
的难度。
02
高效脱磷技术缺乏
目前，钢铁生产中常用的脱磷技术主要是机械搅拌法和喷吹法，但这些
技术在实际应用中存在一定的局限性，难以满足高磷铁水处理的需求。
铁水预处理工艺技术操作规程
铁水预处理工艺技术操作规程一、工艺概述铁水预处理是指对生铁进行预处理，将其中的杂质、有害元素等物质去除，以提高铁水的纯净度和适用性，为后续工艺环节提供良好的原料。
铁水预处理工艺技术操作规程主要包括铁水预处理的基本原理、操作流程、操作注意事项等内容。
二、基本原理铁水预处理的基本原理是通过物理、化学等方法对铁水进行处理，去除其中的杂质、有害元素等物质。
常用的预处理方法包括脱硫、脱磷、脱硅等。
1. 脱硫脱硫是指对铁水中的硫元素进行去除。
常用的脱硫方法包括湿法脱硫和干法脱硫两种。
湿法脱硫主要通过在铁水中添加氧化剂，使铁水中的硫化物氧化为硫酸盐，然后与添加的还原剂反应生成硫化氢气体，进而从铁水中挥发出来。
干法脱硫则是在铁水中加入适量的脱硫剂，使其与铁水中的硫发生反应生成易挥发的硫化物，然后通过气体传递将其挥发出来。
2. 脱磷脱磷是指对铁水中的磷元素进行去除。
常用的脱磷方法包括喷吹法、氧化砌块法等。
喷吹法是通过在铁水表面吹入氧气，使铁水中的磷氧化为易挥发的磷酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
氧化砌块法是通过在铁水中加入氧化砌块，使铁水中的磷与氧化砌块发生反应生成磷酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
3. 脱硅脱硅是指对铁水中的硅元素进行去除。
常用的脱硅方法包括湿法脱硅和干法脱硅两种。
湿法脱硅主要是通过在铁水中加入足够量的碱性矿物，使硅与碱性矿物发生反应生成易挥发的硅酸盐，然后通过熔渣的沉浮作用将其去除。
干法脱硅则是在铁水中加入适量的脱硅剂，使其与铁水中的硅发生反应生成易挥发的硅化物，然后通过气体传递将其挥发出来。
三、操作流程铁水预处理的操作流程按照脱硫、脱磷、脱硅的顺序进行，具体步骤如下：1. 脱硫操作流程(1) 检查脱硫设备及周围环境的安全情况。
(2) 开始对铁水进行脱硫前，要先对铁水进行预热，使其温度达到预定的要求。
(3) 进行湿法脱硫时，在预热后的铁水中加入适当的氧化剂，并根据预定的脱硫时间进行搅拌。
《炼钢工艺学》复习题知识点
《炼钢工艺学》复习题知识点1.铁水预处理的“三脱”是指脱硅、脱磷、脱硫。
2.铁水预处理指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。
或铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（如S、P、Si等）或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺。
3.铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者包括铁水脱硅、脱硫和脱磷(即“三脱”)或同时脱磷脱硫；后者是针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。
4.铁水预处理目的及意义：主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
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。
5.铁水预处理优点：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。
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，使硫较易脱至较低的水平。
铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。
铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。
铁水脱硫的费用低。
可以提高高炉炼铁和转炉炼钢的生产能力。
6.铁水预脱硅技术的目的：铁水脱磷前必须脱硅。
减少转炉石灰耗量（硅氧化形成的SiO2大大降低渣的碱度），减少渣量和铁损，改善操作和提高炼钢经济技术指标。
铁水预脱P的需要，可减少脱磷剂用量、提高脱磷、脱S效率。
当铁水[Si]＞0.15%时，脱磷剂用量急剧增大。
因此，脱磷处理前需将铁水含[Si]脱至＜0.15％，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。
所以脱磷前必须先脱硅。
铁水预脱P的最佳[Si]初始：①苏打脱P：[Si]初始<0.1%②石灰熔剂脱P：[Si]初始0.10～0.15%对含V或Nb等特殊铁水，预脱Si可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。
转炉脱磷工艺的发展
转炉脱磷工艺的发展郝旭东1,2,李建新2,张临峰2,张兴中2,李 坚1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093;2.钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室,北京100081)摘 要:简述了用转炉脱磷工艺进行铁水预处理的发展情况及其特点,介绍了其发展趋势,并简要介绍了转炉脱磷工艺在我国的应用发展。
关键词:转炉;脱磷;铁水预处理中图分类号:TF704.4 文献标识码:A 文章编号:100121447(2008)0520052204The development of hot metal pretreatment technologies in BOFHAO Xu 2dong 1,2,L I Jian 2xin 2,ZHAN G Lin 2feng 2,ZHAN G Xing 2zhong 2,L I Jian 1(1.Faculty of Materials and Metallurgical Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093,China ;2.The State Key Laboratory for Advanced Iron and Steel Process and Product s ,Cent ral Iron and Steel Research Instit ute ,Beijing 100081,China )Abstract :A brief int roduction is given to t he develop ment of hot metal pret reat ment technologies in BOF.The feat ure and tendency of develop ment of hot metal p ret reat 2ment technologies in BO F in recent years ,as well as t heir f ut ure application pro spect s in China are also discussed in t his paper.K ey w ords :BOF ;dep hosp horization ;hot metal p retreat ment technology作者简介:郝旭东(1983-),男,山西原平人,硕士生,主要从事转炉炼钢方面的研究. 一般情况下,磷在钢铁产品中是有害杂质,需在炼钢时设法尽可能多地去除掉。
铁水预处理
4 .1 铁水预处理简介
为了提高钢的质量，改善高炉和转炉的生产条件，铁水 炉外预处理技术已在世界各国广泛应用。 铁水预处理优点： ➢ 1）铁水炉外脱硫能给高炉减轻负荷，可降低焦比，减少 渣量和提高生产率； ➢ 2）铁水炉外脱磷、脱硫，可使转炉炼钢渣量减少，做到 无渣或少渣炼钢，并可缩短冶炼时间，提高生产能力； ➢ 3）同时，磷硫的去除对于提高转炉钢的质量是极为有利 的。
b
• 十字型搅拌头的形状如图所示，搅 动头为高铝质耐火材料，寿命为 90～100次，每使用3～4次后需要 用耐火材料进行修补。
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X
图 KR法搅拌器形状示意图
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4.2 铁水预处理脱硫
• 与莱茵法相比，两种方法的最大区别是：搅拌器插入铁水 深度不同，KR 法是将搅拌器沉浸到铁水内部, 而不是在铁 水和熔剂之间的界面上。通过搅拌形成铁水运动旋涡使熔 剂撒开并混入铁水内部, 加速预处理过程，其铁水流动情 况如图所示 。
有的铁水沟有落差，脱硅剂高点加入，过落差点后一 段反应距离设置撇渣器，将脱硅渣分离。
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4.3 铁水预处理脱硅
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4.3 铁水预处理脱硅
2）铁水罐脱硅
特点：工作条件 好，处理能力大， 脱硅效率高且稳 定。 缺点：占用时间 厂，温降较大。
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4.3 铁水预处理脱硅
正确选择脱硅方法，应该考虑以下因素： ➢ （1） 铁水含硅量。当铁水含硅量＞0.45%（质量百分数）
(Na2O)(l)+[S]+[C]=(Na2S)+{CO} 苏打是最古老的炉外脱硫剂，具有很强的脱硫能力， 但是价格较贵，而且处理时大量的氧化钠挥发，污染环境， 对人体有害。此外，渣中Na2O侵蚀铁水包衬；同时，因渣 的流动性好，机械扒渣困难。
铁水脱磷技术的发展概况
ｍ ｅａ ｌｄｅ ｔ ｅ ｈ ｔｍ ｅａ ｉ ｉｇ ｃ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ａｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅｉ ｉａｙ ｔ ｌａ ｌ ． ｈ ｏ ｔ ｌｍ ｘ ｎ ａ ｎ ｈ ｏ ｖ ｒｅ ｒ ｅ ｃ ｉｅ ｎ ｈ ｒ ｌ ｎ ｒ ｍ ｐ ｏ ｅｓｐａ ｎ ｔ ｅｈ ｔｍ ｅａ ｅ ｕｐ ｕ ｉ ｔｏ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｒ ｃ ｓ ｌｎ ｏ ｈ ｏ ｔｌｄ ｓ ｌｈ ｒｚ ｉｎ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ． ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｔｍ ｅａ ｅ ｕｐ ｕ ｉ ｔｏ ｐａ ｅｅ ｔ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｔｌｄ ｓ ｌｈ ｒ ａ ｉｎ ｚ ｌｎ ｓ ｌｃ ｉ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｃ ｏ
维普资讯
２０ ０ ２年 １ ２月
・
炼
钢
Ｄｅ ． ０ ２ ｃ２ ０
４ ・ 第 １ 卷 第 ６期 ６ ８
Ｓｅ ｌ ａ ｎ ｔ ｅｍ ｋｉｇ
Ｖｏ ． ８ Ｎ ｏ ６ １１ ．
铁 水 脱 磷 技 术 的 发 展 概 况
王 承 宽 王 勇 李 中金 韦 亮 （ 庆钢 铁设 计 研 究 总 院 ） 重
１ 前
言
２ 铁 水脱 磷 技 术 的开发
１７ ９ ８年 ７月 新 日铁 君 津 厂 开 发 了 铁 水 脱 硅 、 脱 磷 技 术 ， １ ８ － １８ 于 ９ ２ ９ ３年 在 君 津 一 、 炼 相继 二 投 产 ， 称 之 为 ＯＲ 工 艺 （ ｔ ｚｎ ｅｉｉｇ Ｐ Ｏｐｉ ｉｇ Ｒ ｆ ｎ ｍｉ ｎ
铁水预处理全解
铁水预脱硫工艺
1
2
3
镁焦脱硫装置(西德赫德博厂 )
4
5 6 7
1—固定螺栓 2—钢板 3—联接杆 4—圆筒 5—料筒 6—钢钎 7—镁 焦
铁水预脱硫工艺
喷射法
喷射法是利用喷枪把气体与脱硫剂混合后喷射到铁水 中，使铁水与脱硫剂充分混合，促进脱硫反应。
铁水预脱硫工艺
ATH法脱硫装置 示意图
1 —喷枪 2—喷粉罐 3—操作平台 4—鱼雷罐车
铁水预脱硫工艺
1
2
铁水包喷粉反应区 示意图
1—持久反应区 2—瞬时反应区
铁水预脱硫工艺
其他方法
单艺
铁水预脱硫的优点
铁水中[C]、[Si]较高，fs↑，硫反应能力提高；
铁水中[O]较低，Ls↑，脱硫效率高； 搅拌充分，脱硫剂利用率高，脱硫速度快； 铁水脱硫费用低； 铁水脱硫可提高炼铁炼钢的生产能力、节约工序能源、 降低成本。
铁水预脱磷工艺
2)喷吹法：喷吹法是目前应用最多的方法，它是把脱 磷剂用载气喷吹到铁水包中，使脱磷剂与铁水混合、反应， 达到高效率脱磷。 喷吹法在日本新日铁公司100t铁水包中应用，以氩气 作载气，吹入脱磷剂 45kg/t ，喷吹处理时间 20min ，脱磷 率达90％左右。
铁水预脱磷工艺
新日铁君津厂脱磷工序流程示意图
铁水预脱硫工艺
铁水预脱硫的必要性
（1）铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件： 1) 铁水中含有大量 Si 、 C 、 Mn 等还原性好的元素，其还原性有利 于脱硫反应，(强脱硫剂Ca、Mg等烧损少)； 2)铁水中C、Si能大大提高S在铁水中的活度系数，致使硫较易脱 到低的水平； 3)铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫； 4)在铁水预处理脱硫过程中，铁水成分的变化比炼钢或钢水处理 过程中钢水成分的变化对最终钢种影响要小； 5)铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。 （ 2 ）铁水炉外脱硫可以减轻高炉的负荷，降低焦比，减少渣量和提高 生产率。 （3）铁水炉外脱硫减少了渣量。 （4）工业技术的发展，对钢质要求越来越高。
铁水预处理发展概况及在钢铁生产中的作用
二十世纪八十年代以来，钢铁生产中使用的原材料和燃料的质量变得越来越差。
这一全球化的趋势导致铁水中杂质含量增加，铁水质量下降。
与此同时，钢铁生产企业面临着对洁净钢尤其是对低S、低P的需求不断增长的挑战，如工业输送管道、汽车工业要求高强度、低温韧性、良好的冷成型和焊接性能要求，以及日益增长的低成本生产压力，迫使企业、科研院所开展铁水铁水品质提升或低品质铁水应用技术。
目前主要分为两类，一是通过优化生产设备、提高自动化程度以及提高生产率水平，因炼钢的所有任务放在转炉内完成，所以通过此手段起到的作用有限。
二是把原来在转炉内完成的一些任务在空间和时间上分开，分别在不同的反应器中进行，使冶金反应过程在更适合的环境气氛条件下进行，以提高冶金反应效果，此类技术也被称为铁水预处理。
铁水预处理工艺，对进入转炉冶炼之前的铁水做去除杂质元素的处理，可扩大钢铁冶金原料的来源，提高钢的质量，增加转炉炼钢的品种和提高技术经济指标。
因此，本文旨在通过对铁水预处理技术进行分析总结，并探究其在钢铁生产中的作用，以期能给予研究人员提供参考。
一、铁水预处理铁水预处理被公认为降低钢中杂质含量的最佳工艺，是改善和提高转炉操作的重要手段之一。
其基本目标是将进入转炉的铁水[Si]、[P]、[S]含量脱至成品钢种水品，达到转炉冶炼要求，现代钢铁生产工艺经过技术改造后的基本模式为：高炉炼铁-铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼-连铸连轧。
铁水预处理主要包含预脱硫、预脱硅、预脱磷等。
1.铁水预脱硫铁水预脱硫是指铁水进人炼钢炉前的脱硫处理，铁水脱硫的历史最早可以追溯到1877年英国人在高炉铁水沟脱硫，它是铁水预处理中最先发展成熟的工艺。
在实际生产中炉外脱硫工艺主要有两大类：机械搅拌法和喷吹法。
目前使用最多的是向熔池内喷射镁或镁基脱硫剂的喷吹法，具有脱硫效率高，处理时间短，操作费用低，处理量大，操作比较灵活等优点，可使硫含量降低至0.005%一下，近年来在欧美国家和印度得到积极推广和应用。
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发展铁水预处理脱磷的重要意义——冶金新技术介绍武钢是我国仅次于宝钢的技术比较先进的大型企业，武钢又处于华中地区，具有较好的地域优势，武钢有条件在规模上、技术上进行跨越式的发展。
这里仅就铁水预处理技术发展进行论述。
1、铁水预处理工艺特点1.1、铁水预处理是钢铁冶金技术的发展方向最近十多年来，日本、美国等一些冶金技术比较先进的国家相继开发和实施了铁水预处理三脱技术，即铁水预处理脱硫、脱硅、脱磷。
我国宝钢、太钢等一些钢厂也引进了该项技术。
从国内外实施铁水预处理三脱的厂家运行情况看该项技术具有很大的优点：首先对提高钢的质量有重要的作用，从而使企业产品上了一个台阶，提升了企业的形象；其次使高炉对原料要求放宽，一些原来不能用的磷硫含量较高的矿石也可以入炉冶炼，这一点可以大大节约矿石的成本；再有它可以使整个工艺优化，减轻转炉的负担，达到转炉少渣炼钢减少对环境污染的目的。
武钢目前使用的脱硫方法还是70年代末、80年代初引进的KR法，这种方法与喷粉法相比要落后。
武钢目前尚未采用铁水预处理脱磷的方法，并且武钢主要生产对磷硫含量较高要求的优质钢，这就限制了武钢不能采用磷含量较高的、价格相对较低的铁矿石，因此只能从国外高价进口优质铁矿石。
在现在国内外优质铁矿石资源越来越紧张的情况下，武钢有必要及时着手研发实施铁水预处理脱磷技术。
这对武钢今后5～10年发展有至关重要的影响。
1.2、铁水预处理技术概况铁水预处理技术包括两种模式：（1）铁水预处理脱硫。
（2）铁水预处理三脱，即铁水预处理脱硫、脱硅、脱磷。
铁水预处理脱硫技术开发较早，大概在五六十年代就有一些公司开发实施了这项技术，因为转炉是在氧化性气氛条件下工作的，转炉脱硫率很低或者基本不脱硫，因此进行铁水预处理脱硫也就很顺理成章，容易被广大冶金工作者接受。
然而铁水预处理脱磷技术的提出、研发和实施都遇到了很大的阻力。
主要因为转炉具有很好大的脱磷条件，有人甚至认为转炉设计的主要任务是脱磷，现在舍弃转炉优越的脱磷条件不用，另外花费一定量的投资新建铁水预处理站进行脱磷是多此一举，实际上武钢至今为开发、实施铁水预处理脱磷也是因为这个原因。
实际情况并不这样，从日本、美国以及我国宝钢太钢实施铁水预处理脱磷的实践证明该项技术具有很大的优点，是钢铁冶金技术的发展方向。
下面的事实有力说明铁水预处理三脱技术是钢铁冶金技术反展的方向，日本目前大的钢铁公司铁水100％进行进行脱硫，60～80％进行脱磷。
日本在1967年第一个达到转炉钢产量占全国钢产量50％，也是第一个连铸坯产量超过50％、80％的国家。
从某种意义上来讲，日本实行的冶金技术可以说是技术发展的方向。
下面简要介绍(1)铁水预处理脱硫、(2)铁水预处理脱硅、脱磷的技术概况。
1.2.1、铁水预处理脱硫前已述及转炉不具备脱硫的条件，对一些硫含量比较高的铁水冶炼低硫钢种就比较苦难，因此开发了铁水预处理技术，结合转炉后的炉外精练脱硫，可以冶炼硫含量非常低的钢种如管线钢、薄板等。
铁水预处理的工艺路线如图1所示。
图1 铁水预处理脱硫工艺路线示意图这里需要说明的是，在九十年代以前铁水预处理脱硫模式大多采用小块状的活性石灰，再加上机械搅拌。
九十年代以后，喷粉冶金技术得到大力推广，在铁水预处理脱硫中也采用喷粉技术，但是遇到的困难是：粉状的活性石灰容易吸水潮解结块，使喷吹作业不能连续作业，经常堵枪，加大压力后又会造成瞬间大量粉剂喷入铁水中，造成温降过快和由于水汽蒸发的喷溅。
由于这一问题，促使了钝化石灰技术的研发和投入使用。
在铁水预处理脱硫过程中，粉剂的配比为：CaO85%～CaF215%；粉剂的吨钢单耗为：9～12公斤；一般可以取得脱硫率：80%～86%。
虽然活性石灰钝化成本开支比较高，但是使用喷粉技术后，取得同样的脱硫率粉剂单耗要降低20%～30%，因此铁水预处理两种方法粉剂的费用还是很接近的。
再加上喷粉作业比较顺利，使脱硫时间缩短，而且设备总重减轻，投资减少。
由于有这些优点，钝化石灰技术得到推广。
采用铁水预处理脱硫技术后，有一些工艺措施必须采取。
首先铁水有一定温降，因此要求高炉出铁的温度要适当提高一点，这样经过铁水预处理脱硫后，有一点温降但还是符合转炉冶炼对铁水温度的要求。
脱硫是一个还原过程，形成的是还原性的渣，转炉是在氧化性气氛条件下冶炼的，如果铁水预处理渣不扒除，进入转炉后就会出现回硫的现象。
因此一般有铁水预处理站的都要设扒渣工位，有些扒渣工位设在铁水预处理站，有些设在转炉车间。
一般采用的是机械扒渣的方法，这种扒渣设备的技术参数见表1。
表1 扒渣设备功能和技术参数设备名称扒渣力，t 扒杆上下倾角电动功率，Kw 扒杆长度，m扒渣机 1 15° 17 10由于脱硫是一个还原过程，在脱硫过程中，铁水中的硫被去除了，铁水中碳、硅、锰基本上没有变化，因此经过脱硫的铁水对转炉炼钢没有影响。
转炉仍然可以在正常的情况下吹炼。
需要特别强调的是，武钢实行的是KR法脱硫，已经运行了二三十年以上，武钢对该技术也必定进行了多项改进措施，但是与喷粉法脱硫相比，技术处于落后这是不争的事实。
在武钢今后在发展铁水预处理时，一定以采用喷粉法的技术为首选。
1.2.2、铁水预处理脱硅、脱磷铁水预处理脱磷的目的主要是降低铁水中的磷含量，但是由于硅的氧化趋势远远大于磷，如果要进行铁水预处理脱磷，必须先脱硅。
所以一般称之为铁水预处理三脱。
实际上真正的目的是要去除硫和磷，脱硅是为脱磷服务的。
(1)铁水预处理脱硅由于硅的氧化趋势很强，所以脱硅的方法比较简单。
可以吹氧、可以向铁水中投入氧化性物质作脱硅剂，常用的脱硅剂有：轧钢氧化铁皮、烧结矿粉末、锰铁矿等都可以作为氧化剂。
铁水预处理脱硅可以在出铁场脱硅，也可以在铁水预处理站脱硅。
高炉出铁场脱硅有两种方式，一种是在铁水沟进行，向铁水沟内投入铁矿石，利用铁水在倾斜的出铁沟流动的动能自然搅拌促进反应。
在铁水沟末设置的撇渣器把脱硅渣扒除。
另一种是在摆动溜嘴内脱硅，在摆动溜嘴上方设置喷枪，喷吹脱硅粉剂，，在摆动溜嘴两侧设置挡渣墙、溢渣槽，也可以比较方便地达到铁水与渣的分离。
这两种脱硅方式见示意图3～3、图3～4。
铁水预处理脱硅也可以在铁水预处理站进行，此时脱硅率比较高，作业条件好，但是后面要有专门的扒渣工位，不管是用哪种方法脱硅，都必须把脱硅渣扒除。
从这个角度讲，铁水沟脱硅有较大的优点，它可以利用撇渣器方便地去除脱硅渣。
所以现在大部分钢厂都采用铁水沟脱硅的模式，宝钢也是如此。
图2 铁水预处理铁水沟脱硅示意图1、高炉；2、主沟；3、撇渣器；4、渣罐；5、喷粉罐；6、脱硅剂加入点；7、铁水包图3 铁水预处理摆动溜嘴脱硅示意图1、高炉；2、出铁主沟；3、撇渣器；4、渣罐；5、6、贮粉罐；7、喷粉罐；8、振动给料器；9、喷枪；10、摆动溜嘴；11、鱼雷罐车。
为了取得较好的脱硅效果，往往在脱硅剂中配入15％左右的活性石灰。
活性石灰的作用是与脱硅产物二氧化硅结合，从而可以取得较高的脱硅率。
在这里也需要使用活性石灰，但是使用量没有脱硫和脱磷大。
脱硅剂的消耗一般为吨铁水15～18公斤，脱硅率为85％以上，终点目标值现在大部分钢厂都确定为0.08％～0.10％，因为只有把硅脱到这样低的程度，才能使后面的脱磷顺利进行。
(2)铁水预处理脱磷在铁水预处理脱磷发展初期，是有许多专家学者持反对意见的。
其原因如前所述，转炉具有较好的脱磷条件，铁水脱磷多一个工艺环节没有必要。
但是后来实行的结果证明，实行铁水预处理脱磷具有一系列优点。
(1)降低铁水中的磷含量，减轻转炉负担，缩短转炉冶炼周期，提高转炉产量。
同时可以减少转炉渣量，节省转炉造渣剂成本。
(2)可以冶炼低磷钢种，提高钢种规格，提高钢的质量。
(3)可以使高炉原料放宽，特别是可以使用磷含量高的铁矿石。
这对于当前优质铁矿石资源越来越紧张、价格越来越高的形势下，更具有实际且重要的意义。
铁水预处理脱磷的粉剂为：CaO42％~Fe2O346%~CaF212%。
这一配比使最基本的配比，一般情况下还加入Al2O3，以减少CaF2的用量，此时的配比为：CaO40％~Fe2O344%~ Al2O310％~CaF26%。
用量大约为吨铁水35公斤。
铁水预处理脱磷在鱼雷罐车或铁水包内进行，用浸入式喷枪喷吹粉剂，载气是空气或富氧空气，脱磷过程中伴随着一定的温降，加上脱硫时的温降使铁水降温的幅度较大，如铁水的温度低于某一温度时，影响转炉的吹炼。
这是铁水预处理过程中需要重视的问题。
解决的办法之一是缩短吹炼时间、增加氧气的用量，在采用钝化石灰后，使喷吹比较顺利，可以缩短处理时间。
铁水预处理脱磷过程中会形成大量的渣，这些渣进入转炉会影响转炉的造渣和冶炼，所以必须设立扒渣站。
铁水预处理脱硅、脱磷是氧化的过程，脱硅脱磷后铁液中C、Si、Mn含量大幅度降低，特别是铁水中的硅已氧化完。
这给转炉冶炼带来一定的困难，因为转炉造渣需要一定量的酸性物质SiO2，才能使加进去的渣料主要是CaO快速溶解。
现在经过铁水预处理之后，转炉的功能由原来主要是脱磷脱碳变为主要是脱碳，转炉的功能简化了，吹炼时间缩短了，渣量减少了。
这可以提高生产效率，对环保也有利。
随着科学技术的发展以及用户对钢材质量要求越来越高，成品钢中磷的含量越来越低，如果没有铁水预处理脱磷，那么磷含量比较高的矿石就无法使用，或者无法冶炼磷含量较低的高规格的钢种。
结合武汉地区附近有磷含量比较高的矿产资源这一情况，武钢更应该抓紧铁水预处理脱磷技术的研发实施工作。
这样做的好处是可以充分利用现有的资源保存优质资源，减少使用从国外进口的高价矿石量，这样可以使炼铁成本大幅度降低。
从长远观点看，今后5～10年，全球优质铁矿石资源将会越来越紧缺，到那个时候肯定会使用品位低、磷硫含量高的矿石，这样铁水预处理也就成为必不可少的工艺环节。
1.2.3、铁水预处理车间设备概况脱硫、脱磷的喷吹设备主要包括：贮粉罐、喷粉罐、振动给料器、配料器、流态化室、喷枪。
各设备的技术参数见表2。
表2 铁水预处理车间主要设备技术参数设备名称主要性能参数贮粉罐容积14～30m3，储存2～3天粉剂喷吹罐容积4～6m3，喷吹2～3次粉剂量给料器自动控制，按喷吹2～3次的粉剂量配料器可以在线自动调节粉剂流量喷枪直筒型，出口有倒“T”、倒“Y”型贮粉罐的容积一般以1～2个工作日处理铁水所需要的粉剂量来计算。
喷粉罐的容积以2～3个铁水罐处理量计算。
配料器是具有特殊结构的给料器，其功能可以实现在线调节粉剂流量。
流态化室的功能是在高压气体的作用下能够使粉剂处于悬浮状态而达到理想的喷吹效果。
喷枪由导轨控制其升降，并能达到垂直的作用。
在鱼雷罐车使用时，如果喷枪是垂直插入，喷枪的内型是倒“T”或倒“Y”型，如果倾斜插入，则喷枪的内型是直筒型。