炼钢第二讲铁水预处理.ppt

,无忧,PPT,整理发布,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,炼钢第二讲铁水预处理,1,炉外精炼,铁水预处理,转炉炼钢工艺,炼钢生产,炼钢原材料,2,铁水预处理,铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫、脱硅和脱磷而进行的处理过程。,定义,3,铁水预处理,硫的危害：,热脆；,降低焊接性、抗腐蚀性和耐磨性。,磷的危害：,冷脆；,降低焊接性、冷弯性能和塑性。,硅的危害：,增大转炉冶炼时的渣量；,与脱磷相干涉。,4,铁水预处理,降低全工序成本，如合金和耐火材料的消耗；,2,工序更易调度。,4,提高钢水的纯净度，大批量生产低磷、低硫成为可能；,3,1,可使转炉操作简化和标准化，产量提高；,3,3,5,目的,铁水预处理,预脱硅技术,预脱磷技术,预脱硫技术,3,1,2,6,脱磷前必须优先将铁水硅氧化到远远低于高炉铁水硅含量的,0.15%,以下，磷才能被迅速氧化去除。,硅含量与脱磷速率常数的关系图,预脱硅技术,为什么先脱硅？,7,铁水中的硅与氧有很强的亲和力，因此硅很容易,与氧反应而被氧化去除。,预脱硅技术,1,、铁水预脱硅基本原理,8,S,i,+O,2,=S,i,O,2,Si+Fe,n,O,m,=S,i,O,2,+Fe,固体氧化剂：,高碱度烧结矿、,氧化铁皮,、铁矿石、,铁锰矿、烧结粉尘。,气体氧化剂：,氧气或空气。,2,、种类,预脱硅技术,9,1,）、高炉,出铁沟,脱硅,；,2,）、鱼雷罐车或铁水罐,中喷射脱硅剂脱硅；,3,）、“两段式”,脱硅，即为前两种方法的结合，先在铁水沟内加脱硅剂脱硅，然后在鱼雷罐车或铁水罐中喷吹脱硅。,3,、,三种方法,预脱硅技术,10,出铁沟脱硅,预脱硅技术,11,自然落入法,出铁沟脱硅,预脱硅技术,12,气体搅拌法,出铁沟脱硅,优点,：工艺、设备简单；脱硅不占用时间，能大量处理，温降小，时间短，渣铁分离方便。,缺点,：用于脱硅反应工作条件较差、氧的利用率低和有起泡现象。,预脱硅技术,13,液面喷吹法,铁水内喷吹法,特点,工作条件好，,处理能力大，,脱硅效率高且,稳定。,铁水罐脱硅,预脱硅技术,缺点,占用时间长，,温降较大。,14,“两段式”脱硅,当硅含量大于,0.4%,时，脱硅剂用量增大，泡沫渣,严重，适宜采用脱硅效率高的喷吹法或两段法,若炼钢厂扒渣能力不足，应采用两段脱硅法。,预脱硅技术,15,预脱硅技术,16,“两段式”脱硅效果,预脱磷技术,铁水中的磷首先氧化成,P,2,O,5,，然后与强碱性氧化物结合,成,稳定的磷酸盐,而去除。,1,、铁水预脱磷的基本原理,17,2,、脱磷剂,由,氧化剂,、,固定剂,和,熔剂,组成,。,氧化剂,氧气、氧化铁、轧钢铁皮、连铸铁皮等,脱磷剂,5NaCO,3,+4P=5(Na,2,O)+2(P,2,O,5,)+5C,3(Na,2,O)+(P,2,O,5,)=,(3NaOP,2,O,5,),18,助熔剂,CaF,2,，,CaCl,2,。,固定剂,CaO,，,Na,2,CO,3,；,将铁水中的磷氧化,使磷稳定地结合在炉渣中,生产低熔点的化合物，溶于渣中。,总用量大约为吨铁水,35,公斤。,配比：,CaO42,-Fe,2,O,3,46%-CaF212%,。,在,高炉出铁沟或出铁槽内,进行脱磷；,在,铁水包或鱼雷罐车,中进行预脱磷；,在,专用转炉,内进行铁水预脱磷。,预脱磷方法,19,20,优点：,铁水罐混合容易，,反应动力学条件好,铁水包喷吹法,缺点：,吹炼时间长，温降大,渣多,浸入,21,碳酸钠精炼法,日本住友金属鹿岛厂开发了“住友碱精炼法”,工艺过程为:铁水流入鱼雷车后,先喷吹烧结矿粉进行脱硅处理,用吸渣法排除渣后,喷入苏打粉脱磷脱硫,处理后铁水 P 0.101%,S 0.1003%。,缺点：,钠的损失大且会污染环境,专用转炉进行脱磷预处理,90,年代中后期日本企业开发成功；,日本钢铁企业大规模采用；,宝钢已采用；,22,处理过程分两步进行,:,首先在高炉,出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处,理,产生的脱硅渣用撇渣器去除,;,随后,脱硅的铁水被装入,H,炉内进行,脱磷、脱硫处理。,脱磷时要喷吹石,灰系渣料、同时顶吹氧气,脱磷后再,用喷入苏打灰系渣料的办法进行脱硫,处理。,经预处理的铁水再装入转炉内,进行脱碳。,1,、与混铁车内或铁水包中进行的铁水预处理相比,在专用转,炉内进行脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反应速度快,、效率高、可节省造渣剂的用量,吹氧量较大时也不易发,生严重的喷溅现象,利于生产超低磷钢,尤其是中高碳的,超低磷钢。,专用转炉脱磷特点：,2,、在转炉内进行铁水预处理时脱磷剂有,喷粉加入和直接加入,两种方式。,不同预处理工艺脱磷比较,24,脱硫,钢铁冶炼脱硫，就是要形成稳定的硫化物，并,能与钢或铁水顺利分离。,脱硫基本反应方程式如下：,Mg(g)+S=MgS(s),G=-427367+180.67 T,脱硫原理,25,苏打灰（,Na,2,CO,3,）,石灰粉,(CaO),电石粉（,CaS,）,金属镁,脱硫剂,26,Ca,系,Na,系,Mg,系,KR脱硫与喷粉脱硫的比较,镁脱硫方法目前国内普遍应用的方式有：单喷颗粒镁、CaO-Mg复合喷吹、CaC2-Mg复合喷吹，这几种方法均具有生产S0.,脱硅不占用时间，能大量处理，温降小，时间短，渣铁分离方便。,1）、高炉出铁沟脱硅；,专用转炉进行脱磷预处理,降低焊接性、冷弯性能和塑性。,可使转炉操作简化和标准化，产量提高；,15%以下，磷才能被迅速氧化去除。,优势：深脱硫，速度快，时间短，可满足连铸,成稳定的磷酸盐而去除。,2）、鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅；,严重，适宜采用脱硅效率高的喷吹法或两段法,采用CaO-CaF2-CaC2系脱硫剂；,3(Na2O)+(P2O5)=(3NaOP2O5),由铁水包的上部加脱硫剂,提高钢水的纯净度，大批量生产低磷、低硫成为可能；,增大转炉冶炼时的渣量；,（,1,）,苏打灰,（,Na,2,CO,3,）,优点：能力强，同时脱硫、磷效率高；,Mn,，,C,、,Fe,损失小；,稀有元素可回收；,缺点：,Na,汽化损失，污染环境，腐蚀设备，影响耐材寿命；,铁水温降大；价格贵，成本高；,Na,2,CO,3,S+2C=Na,2,S+3CO,27,（,2,）石灰粉,(CaO),优点：使用安全、操作简单，价格低；,缺点：需在高温下操作，铁损大,28,电石粉（,CaC,2,）,特点：脱硫效率高，温度低时,1300,脱硫低；,29,CaC,2,+S=CaS+2C,脱硫效率受温度和粒度影响较大，安全性不高。,（1）苏打灰（Na2CO3）,由铁水包的上部加脱硫剂,镁脱硫方法目前国内普遍应用的方式有：单喷颗粒镁、CaO-Mg复合喷吹、CaC2-Mg复合喷吹，这几种方法均具有生产S0.,设备复杂，维修费用高和难于大型化,缺点：需在高温下操作，铁损大,严重，适宜采用脱硅效率高的喷吹法或两段法,日本住友金属鹿岛厂开发了“住友碱精炼法”,Si+FenOm=SiO2+Fe,降低焊接性、冷弯性能和塑性。,助熔剂CaF2，CaCl2。,优点：使用安全、操作简单，价格低；,由铁水包的上部加脱硫剂,（,3,）金属镁,优势：深脱硫，速度快，时间短，可满足连铸,的快节奏，脱剂量少，铁水温降少，广,泛使用。,铁流搅拌法,铁水预脱硫方法,搅拌脱硫法,喷吹气体搅拌法,30,定义,优点,缺点,铁流搅拌法,31,定义,铁流搅拌法,铺撒法,32,优点,设备和操作都很简单,缺点,脱硫效率低，而且不稳定,铁流搅拌法,33,搅拌脱硫法,34,机械搅拌法,喷吹气体搅拌法,机械搅拌法示意图,脱硫效率高且稳定，能得到低硫或超低硫的铁水,35,KR,法,非卷入型机械搅拌法,DORA法,种类,转动容器,的机械搅拌法,36,旋转实心搅拌器的搅拌法（,KR,法,）,旋转空心搅拌器的搅拌法（,DORA,法,）,37,KR,法,含硫量可从0.06%,降低到0.005,KR,是以一种外衬耐火材料的搅拌器浸入铁水罐内，利用搅拌器在铁水中旋转搅动铁水，使铁水产生漩涡，在铁水液面中央部分产生一个涡流下陷坑，同时加入脱硫剂使其在下陷坑中被铁水内部进行脱硫反应，从而达到脱硫的目的。,优点：脱硫效率高、脱硫剂耗量少、金属损耗低等。,38,（,knottedreactor,）,非卷入型机械搅拌法,39,特点：,在钢包内只设一个简单,的倒,T,字形耐火材料搅拌棒，,旋转搅拌棒,使脱硫剂与铁水混合,进行脱硫。但脱硫时间长，,不能采用镁脱硫剂。,单向摇包法,双向摇包法,转动容器,的机械搅拌法,机械搅拌法,40,设备复杂，维修费用高和难于大型化,把氮气、氩气、天然气或压缩空气吹入铁水，使铁水与脱硫剂搅拌混合。,喷吹气体搅拌法,41,用气体携带脱硫剂向混铁车的铁水中喷吹,喷吹气体搅拌法,42,垂直插入,由铁水包的上部加脱硫剂,，下部通入气体搅拌。,镁脱硫方法目前国内普遍应用的方式有：单喷颗粒镁、,CaO-Mg,复合喷吹、,CaC,2,-Mg,复合喷吹，这几种方法均具有生产,S0.005%,铁水的深脱硫能力。,喷吹气体搅拌法,43,斜插,KR,脱硫与喷粉脱硫的比较,岩田勝吉，转炉炼钢节能技术研讨会，中国钢铁工业协会，,2005,年,6,月，莱芜,44,应用：,中国普遍采用；,日、韩不采用；,欧洲少量采用。,优点：,脱硫效率高；,脱硫剂耗量低；,温降小。,缺点：,扒渣难；,转炉回硫量大。,喷镁脱硫,45,脱硫喷煤过程示意图,喷镁脱硫,46,喷镁脱硫,47,一些新建钢厂采用,KR,铁水脱硫,采用,CaO-CaF,2,-CaC,2,系脱硫剂；,脱硫剂作用时间长；,大约,12min,脱硫反应可基本达到平衡；,脱硫处理时间较喷粉工艺缩短,5min,；,脱硫效率提高,20,35,左右。,48,谢谢观看,谢谢观看,