铁水预处理铁水预脱硅

研究表明，铁水中硅含量为0.3%即可保证化渣和足够高的出钢温度，硅过多反而会恶化技术经济指标。因此，有必要开展铁水预脱硅处理。

脱硅剂以能够提供氧源的氧化剂材料为主，以调整炉渣碱度和改善流动性的熔剂为辅。如日本福山厂脱硅剂组成为铁皮0～100%、石灰0～20%、萤石0～10%；日本川崎水岛的脱硅剂为烧结矿粉75%、石灰25%。脱硅生成的渣必须扒除，否则影响下一步脱磷反应的进行。

铁水预脱硅方法按处理场所不同，可分为高炉出铁场铁水沟内连续脱硅法和铁水罐(或鱼雷罐车)内脱硅两种，其中高炉出铁场是主要炉外脱硅场所。

铁水预处理铁水预脱硫

除易切削钢外，硫是影响钢的质量和性能的主要有害元素，直接决定着钢材的加工性能和适用性能。铁水脱硫可在高炉内、转炉内和高炉出铁后脱硫站进行。高炉内脱硫技术可行，经济性差；转炉内缺少还原性气氛，因此脱硫能力受限；而进入转炉前的铁水中脱硫的热力学条件优越(铁水中[C]、[P]和[Si]含量高使硫的活度系数增大，铁水中比钢液中高3—4倍)，性价比高，成为脱硫的主要方式。

铁水预处理铁水预脱磷

除易切削钢和炮弹钢外，磷是绝大多数钢种的有害元素，显著降低钢的低温冲击韧性，增加钢的强度和硬度，这种现象称为冷脆性。

铁水预脱磷采用的脱磷剂主要由氧化剂、造渣剂和助熔剂组成，其作用在于供氧将铁水中磷氧化成，使之与造渣剂结合成磷酸盐留在脱磷渣中。工业上使用较广的石灰系脱磷剂以为主，配加氧化剂和助熔剂。

铁水预脱磷按处理设备可分为炉外法和炉内法。炉外法设备为铁水包和鱼雷罐，炉内法设备为专用炉和底吹转炉。按加料方式和搅拌方式可分为喷吹法、顶加熔剂机械搅拌法(KB)和顶加熔剂吹氮搅拌法等，多采用喷吹法。炉外法预处理后铁水磷含量不应高于0.030%，转炉内预处理后的铁水磷含量不应高于0.01%。，若生产超低磷钢种时，处理后铁水磷含量不应高于0.005%。采用炉外法预脱磷，必须先进行预脱硅处理，铁水中硅含量不应高于0.2%。

铁水预处理铁水预处理提钒

钒是重要的TAk原料，我国西南、华北、华东等地区的矿石中含有钒，冶炼出的铁水含钒较高，可达0.4%～0.6%。因此，可通过特殊的预处理方法提取铁水中的钒。

我国主要采用氧化提钒工艺进行含钒铁水提钒，即先对含钒铁水吹氧气，使铁水中的钒氧化进入炉渣，然后对富含的炉渣进行富集分离来提钒。

铁水提钒方法有摇包法、转炉法、雾化法和槽式炉法，德国、南非主要采用转炉法和摇包法，我国主要采用转炉法和雾化法。

铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前采取的冶炼工艺。铁水预处理工艺始于铁水炉外脱硫，1877年，伊顿(A.E.Eaton)等人用以处理不合格的生铁。铁水预脱硅、预脱磷始于1897年，英国人赛尔(Thiel)等人用一座平炉进行预处理铁水，脱硅、脱磷后在另一座平炉中炼钢，比两座平炉同时炼钢效率成倍提高。到20世纪初，由于人们致力于炼钢工艺的改进，所以铁水预处理技术发展曾一度迟缓。直至20世纪60年代，随着炼钢工艺的不断完善和材料工业对钢材产品质量的要求开趋严格，铁水预处理得到了迅速的发展，并逐步成为钢铁冶金的必要环节。

传统的炼钢方法常将炼钢的所有任务放在转炉内的炼钢工艺中去完成。但是随着钢铁原料、燃料的日趋贫化，造成了这些原料、燃料中的磷、硫含量高，使得炼钢用铁水中初始磷、硫含量增加；另外，随着科学技术进步的发展，用户对炼钢产品的质量、性能的要求越来越苛刻，这就要求钢中的杂质含量如磷、硫含量很低才能满足用户的要求。而传统的转炉炼钢方法，由于炉内的高温和高氧化性，转炉的脱磷、脱硫能力受到限制。因此为了解决这些矛盾，现代的高炉炼铁和转炉炼钢之间采用了铁水预处理工艺，对进入转炉冶炼之前的铁水做去除杂质元素的处理，以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。铁水预处理工艺实质上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，这样可以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。铁水预处理工艺已经发展到了很成熟的阶段，先进国家的铁水预处理比例高达90%—100%。

采用铁水“三脱”处理能给转炉炼钢带来一系列优点，如减少转炉炼钢吹炼过程中除去硅、磷所需的石灰造渣料，减少渣量，减少熔渣外溢及喷溅等，熔渣对炉衬的侵蚀也因之减轻，炉龄显著提高。同时又缩短了转炉的吹炼时间，提高了转炉的生产率，降低了铁损，钢水质量也得到提高。这是转炉采用少渣量操作带来的优点。

脱硫剂常用的有活泼金属脱硫剂(金属镁)、碳化物脱硫剂(如电行

发展了一种单吹颗粒金属镁的铁水预处理脱硫方法。铁水包单吹颗粒金属镁脱硫技术是为了进一步提高脱硫效率和金属镁的利用率，降低生产运行成本而在共吹法基础上发展起来的新型脱硫方法，它取消碳化钙，而单吹颗粒镁，比混吹（镁 石灰）节省成本，脱硫效率高，可将铁液中S含量降至0.001%以下，脱硫剂利用率可高达95%以上。

脱硫机理：吹入铁水的颗粒镁经喷枪上的气化室预热，在喷枪出口处迅速得到气化，并溶人铁水。气化上升或溶人铁水中的镁在载流气体搅拌下与铁水中的硫进行充分的接触，发生高效的脱硫反应，从而达到最经济的脱硫日的。

镁在铁液中的行为：

单吹颗粒镁铁水脱硫工艺相对于KR搅拌法脱硫工艺而言，设备用量少，基建投人低，脱硫效率更高，脱硫效果更好，铁水温降低，铁损低。但是喷吹法最大的缺点是动力学条件差。有研究表明：在都使用氧化钙脱硫剂的前提下，KR搅拌法的脱硫率是喷吹法的四倍。另外，颗粒镁的高昂价格也限制了喷吹法的发展。 2100433B

铁水预处理是对炼钢用铁水进行脱硅、脱磷和脱硫处理（简称为“三脱”），主要在出铁沟、鱼雷式混铁车、铁水包和混铁炉中进行。

铁水预处理工艺方法有：铁水沟连续处理法（铺撒法）、铁水罐喷吹法、机械搅拌法、专用炉法、摇包法、转鼓法、钟罩法以及喷雾法等。

铁水沟连续处理法：此法是一种最简易的铁水预处理方法，可分为上置法和喷吹法两种。前者只需将预处理剂铺撒在铁水沟适当的位置，预处理剂即随铁水流下，靠铁流的搅动和冲击使预处理剂和铁水发生反应而脱出有关杂质元素；而后者则需在铁水沟上设置喷吹搅拌枪或喷粉枪，使预处理剂经喷吹搅拌强化与铁水的接触。

铁水罐喷吹法：将预处理剂用喷枪喷人铁水罐内的铁水中，使其与铁水充分反应，以达到净化铁水、脱除或提取有关元素的目的。铁水罐有鱼雷罐和敞口罐之分。

机械搅拌法：将置于铁水表面的预处理剂通过搅拌与铁水有效接触的一种高效方法，这种方法多用于深度脱硫。

专用炉法：此法是用一种容量宽松易于控制的铁水预处理专用设备处理铁水，也有用转炉作为专用炉的。

铁水预脱硫的各种处理方法如图1所示。

铁水预处理是指铁水在进入转炉炼钢之前，为了去除某些有害成分或回收有益成分的处理过程。针对炼钢而言，主要是使铁水中的硅、硫、磷含量降低到所要求的范围，以简化炼钢过程，提高钢材的质量。

在铁和钢的生产过程中，硫之所以成为主要脱除或控制的元素之一，是因为它对钢的性能有着多方面的影响。

(1)热脆：硫在铁液中以FeS形式存在，1600℃硫在铁液巾能无限溶解，但其溶解度随温度的降低而减小，在固态铁中的溶解度很小。在钢液凝固过程中，低熔点(1193℃)的FeS将浓聚于液相中，并将与Fe形成低熔点共晶(988℃)，最后凝固时形成网状组够分布于铁晶粒周界上。当钢在热加工的加热过程中，温度超过1100℃左右时，富集于晶界的低熔点硫化物将使晶界成脆性或熔融状态，在轧制或锻造时，即出现裂纹，这种现象称为“热脆”。

(2)疲劳断裂：钢材的疲劳断裂是由于使用过程中钢材内部显微裂纹不断扩展的结果。当硫含量偏高时产生晶界裂纹，这就是由于硫高而导致疲劳断裂的原因。

(3)力学性能：硫化物夹杂对钢材力学性能的影响，主要是由于硫化物夹杂在钢材加工中易变成长条状和片状，因此使钢材横向抗拉强度及塑性大大下降，同时冲击韧性也下降。

(4)抗蚀、焊接和切削性能：钢中硫化物夹杂还会引起坑蚀现象。在钢的焊接过程中，钢中的硫化锰夹杂能引起热撕裂。硫对钢还有一种很好的影响，即它能改善钢的切削性能。

l 铁水预处理与钢水炉外精炼概述

1.1 铁水预处理概述

1.1.1 铁水预处理原理及方法

1.1.2 中国铁水预处理技术的产生与发展

1.2 钢水炉外精炼概述

1.2.1 炉外精炼的产生与发展

1.2.2 炉外精炼的主要目的和任务

1.2.3 炉外精炼的手段

1.2.4 炉外精炼的技术特点

2 铁水预脱硅处理

2.1 铁水预脱硅处理的意义

2.2 铁水预脱硅处理原理

2.2.1 脱硅剂

2.2.2 硅在铁水中的优先氧化

2.2.3 脱硅的基本反应

2.2.4 脱硅渣性质

2.3 铁水预脱硅处理方法

2.3.1 高炉出铁场的铁水沟内连续脱硅法

2.3.2 向铁水罐或混铁车内喷射脱硅剂脱硅法

2.3.3 向铁水罐或混铁车内吹氧脱硅

2.3.4 脱硅方式的比较与选择

2.4 铁水预脱硅工艺

2.4.1 合适的铁水含硅量

2.4.2 影响脱硅效果的因素

2.4.3 脱硅过程中脱硅渣起泡喷溅及抑制

2.4.4 炉前脱硅的过程控制

2.4.5 脱硅用耐火材料

3 铁水预脱硫处理

3.1 铁水预脱硫处理的产生与发展

3.1.1 钢材性能对硫的要求

3.1.2 铁水预脱硫处理的技术优点

3.1.3 国内外铁水预脱硫技术的发展现状

3.2常用铁水脱硫剂及其特点

3.2.1 碳化钙

3.2.2 石灰系脱硫剂

3.2.3 金属镁及镁基脱硫剂

3.2.4 苏打

3.2.5 稀土

3.3 常用脱硫剂的脱硫机理

3.3.1 铁水脱硫的基本反应

3.3.2 镁脱硫机理

3.3.3 CaC2脱硫机理

3.3.4 CaC2脱硫机理

3.4 铁水预脱硫方法

3.4.1 搅拌法脱硫

3.4.2 气体提升法脱硫

3.4.3 喷粉法脱硫

3.4.4 镁焦法脱硫

3.4.5 喷吹颗粒镁脱硫

3.4.6 喂线法加入镁基脱硫剂

3.5 不同脱硫剂的脱硫效果和经济效益

3.5.1 不同脱硫剂的脱硫效果

3.5.2 铁水预脱硫的经济效益

4 铁水预脱磷处理

4.1 铁水预脱磷处理的产生与发展

4.2 脱磷剂

4.2.1 苏打(NaCO，)系脱磷剂

4.2.2 石灰(CaO)系脱磷剂

4.3 铁水脱磷基本原理

4.3.1 碱性氧化物脱磷

4.3.2 碱性渣脱磷

4.4 铁水预脱磷处理的方法及效果

4.4.1 喷吹法

4.4.2 典型的铁水脱磷工艺方法

4.4.3 影响脱磷效果的主要因素

4.5 铁水同时脱磷、脱硫

4.5.1 铁水同时脱磷、脱硫的基本原理

4.5.2 铁水同时脱磷、脱硫方法

4.5.3 铁水预脱磷、脱硫效果

4.6 脱磷铁水的应用效果

4.7 铁水预脱磷、脱硫处理操作

5 钢液的真空处理

5.1 真空冶金原理

5.1.1 真空冶金的一般规律——压力对化学平衡的影响

5.1.2 真空下碳还原固体金属氧化物能力的提高

5.1.3 钢液的真空脱氧

5.1.4 钢液的真空脱气

5.2 钢液滴流脱气法

5.3 真空提升脱气法(DH法)

5.3.1 DH法脱气工作原理

5.3.2 DH法的主要优缺点

5.3.3 DH法的操作工艺

5.3.4 DH法主要工艺参数的选定

5.3.5 DH法的实际效果

5.4 真空循环脱气法(RH法)

5.4.1 RH法的产生及发展概况

5.4.2 RH法的设备

5.4.3 RH法的循环脱气工作原理和冶金功能

5.4.4 RH法主要工艺参数的选定

5.4.5 RH法精炼工艺技术

5.4.6 RH法的冶金效果

5.4.7 RH法的发展

5.5 钢包吹氩

5.5.1钢包吹氩原理

5.5.2 吹氩工艺参数的选定

5.6 真空吹氩脱气法(VD法)

5.6.1 VD法的方法特点

5.6.2 VD法的装置及工艺特点

5.6.3 VD法的精炼效果

5.7 CAS-OB法和IR-UT法

5.7.1 CAS.OB法

5.7.2 IR—UT法

5.7.3 CAS-OB法和IR—UT法的优点及精炼效果

6 钢包炉精炼法

6.1 钢包加热电磁搅拌精炼法(ASEA-SKF法)

6.1.1 ASEA—SKF炉的设备组成

6.1.2 ASEA-SKF法精炼操作工艺

6.1.3 ASEA—SKF法的优点和精炼效果

6.2 真空电弧加热脱气法(VAD法)

6.2.1 VAD法的主要设备

6.2.2 VAD法精炼工艺

6.2.3 VAD法的特点

6.3 钢包炉精炼法(LF(V)法)

6.3.1 LF炉的设备组成

6.3.2 LF法的功能及特点

6.3.3 LF炉精炼工艺技术

6.3.4 LFV法

7 高铬低碳钢的炉外精炼

7.1 高铬钢液脱碳的热力学及动力学

7.1.1 高铬钢液脱碳的热力学

7.1.2 富铬渣的还原

7.1.3 高铬钢液脱碳的动力学

7.2 真空吹氧脱碳法(VOD法)

7.2.1 VOD的产生

7.2.2 VOD法设备及其特点

7.2.3 VOD法的基本功能

7.2.4 VOD法精炼工艺

7.2.5 VOD法的发展

7.3 氩氧精炼法(AOD法)

7.3.1 AOD法的产生及发展概况

7.3.2 AOD炉的设备及其特点

7.3.3 AOD法的基本操作工艺

7.3.4 AOD法的特点

7.3.5 AOD法的精炼效果

8 喷射冶金和喂线法

8.1 喷射冶金

8.1.1 喷射冶金的产生

8.1.2 喷射冶金系统的设备组成

8.1.3 典型的喷粉系统

8.1.4 喷射冶金的特点

8.1.5 喷射冶金的应用

8.1.6 喷射冶金原理

8.1.7 喷吹工艺参数

8.1.8 喷射冶金效果

8.1.9 喷粉处理站和喷粉罐的设计

8.2 喂线法(WF法)

8.2.1 喂线法的产生

8.2.2 喂线机和包芯线

8.2.3 喂线法的理论基础及工艺

8.2.4 喂线工艺方法

8.2.5 喂线法特点

8.2.6 冶金效果

8.2.7 非金属夹杂物的变性处理

9 钢包热工分析及相关技术

9.1 钢包的工况分析

9.1.1 急冷急热工况

9.1.2 钢水(LF)精炼条件下的钢包工况

9.1.3 钢包中温度不均的工况

9.2 钢包工况改善的原则

9.3 薄板坯、高速连铸、连铸连轧工艺条件下对钢包工况的新要求

9.4 炼钢车间内钢包烘烤的重要作用

9.5 高温低氧空气燃烧HTAC技术简介及应用

9.5.1 工业燃烧的基本概念和目的

9.5.2 燃烧与余热再生技术的理论研究

9.5.3 高温低氧空气燃烧技术的应用和发展

9.5.4 蜂窝体(honey comb)换热特性

9.5.5 高温低氧空气燃烧HTAC技术初始应用于钢包

9.6 普通的烤包装置、烘烤参数和典型的烘烤曲线

9.7 燃气一空气双预热高效钢包烘烤——HTAC技术

9.7.1 转炉煤气的高效燃烧技术HTAC及其工作原理

9.7.2 燃气一空气双预热高效钢包烘烤基本设计原则

9.7.3 烘烤装置的车间布置原则

9.7.4 主要工艺参数选择(150t钢包)

9.8 HTAC技术烘烤的火焰特征和工艺技术效果

9.8.1 火焰特征

9.8.2 工艺技术效果

lO 炉外精炼在现代钢铁生产流程中的应用

10.1 现代钢铁生产工艺流程

lO.1.1 现代氧气转炉炼钢车间

10.1.2 现代电弧炉炼钢车间

10.1.3 典型精炼方式特点比较

10.1.4 精炼方式的选择

10.2 几种典型的炼钢生产工艺流程

10.2.1 典型转炉炼钢生产工艺流程

10.2.2 典型电炉炼钢生产工艺流程

参考文献

全书共分10章，包括铁水炉外预处理和钢水炉外精炼两大部分内容。

铁水预处理的主要内容为铁水预脱硅、脱硫、脱磷的三脱处理，主要介绍各种铁水脱硅剂、脱硫剂、脱磷剂及其特点，铁水三脱预处理的基本原理、工艺及设备特点，重点介绍铁水预脱硫处理，尤其是镁脱硫技术。钢水炉外精炼重点介绍各种精炼方法的精炼原理、工艺及设备的特点，精炼的主要工艺参数，精炼效果。主要内容包括真空冶金的理论和RH法等各种精炼方法，LF炉精炼方法，不锈钢冶炼的基础理论，VOD和AOD精炼方法，喷射冶金和喂丝法等各种炉外精炼方法，钢包热工分析及相关技术。最后介绍了几种典型的炉外精炼方法在现代钢铁流程中的应用。