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。
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。
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%。
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。