发展铁水预处理脱磷的1

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。