常用铁水预处理技术.doc

铁水预解决基础知识
1、什么是铁水预解决？★
铁水预解决指铁水兑人炼钢炉之前，为除去某些有害成份或回收某些有益成分的解决过程。针对炼钢而言，重要是使铁水中硅、磷、硫含量减少到所规定的范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。铁水预解决具体分为铁水炉外脱硅、脱磷和脱硫，有时脱磷和脱硫同时进行。对于铁水具有特殊元素提纯精炼或资源综合运用而进行的提钒、提铌、提钨等预解决技术则称为特殊预解决。
2、什么是铁水“三脱”技术？★
指铁水兑人炼钢炉之前，进行脱硫、脱硅、脱磷的预解决工艺过程。
3、铁水脱硫的目的是什么？★
提高钢质、扩大品种和改善炼钢操作，提高钢的机械、工艺性能。
4、铁水脱硅的目的是什么？
⑴减少转炉炼钢渣量、改善操作和提高炼钢经济指标。
硅是氧气转炉炼钢发热的元素，所认为了提高炼钢熔池温度和早化渣，往往希望铁水含硅高一些，但实践证明铁水含硅高时，为了保证转炉渣有较高的碱度，势必增长石灰消耗量，使渣量增多，冶炼时间延长，耗氧量增长，喷溅加剧，铁损增长，并给操作带来困难，从而减少炼钢生产率和增长生产成本。铁水含硅量一般应控制在0.4％以下的水平。
(2)铁水预脱磷的需要
脱硅是铁水预脱磷的先决条件。铁水预脱磷规定脱磷反映区的氧位高，当加入氧化剂提高氧位时，硅一方面就与氧作用而减少铁水中的氧位。为此，脱磷一方面要脱硅，脱磷前控制硅含量一般规定在0.15％以下。
5．铁水脱磷的目的是什么?
(1)生产低磷钢、超低磷钢和不锈钢等工艺需要。
磷在钢中对性能的影响，除少数钢种为提高强度或耐大气腐蚀性，规定有一定含磷外，对大多数钢种是有害的，它减少钢的冲击韧性，特别是低温冲击韧性；磷的枝晶偏析使板材产生带状组织，导致钢板各向异性。随着新技术材料的发展，对某些品种钢规定磷含量≤0.01％(低磷钢)或≤0．005％(超低磷钢)。用转炉工艺脱磷，虽然有较好的脱磷效果，但达成这种低磷的水平是难以完毕的，如采用多次造渣操作，有也许达成，但都存在渣料消耗大，冶炼时间长，热损失大，金属收得率低等问题。
(2)优化工艺实现转炉少渣炼钢
转炉脱磷，由于加入大量渣料影响转炉脱碳和升温，不利操作，不利提高转炉技术经济指标；铁水脱磷，由于铁水温度比钢水低的有利脱磷条件，按合理分工能发挥各自优势，脱磷任务将通过铁水解决来完毕。铁水预解决将通过硫、磷（脱磷前先脱硅）脱到冶炼钢种的终点规定含量，转炉就无需为脱硫、脱磷进行造渣，而只承担脱碳和升温的任务，这种工艺称转炉少渣炼钢。
6、铁水脱硫的基本原理是什么？★
⑴碳化钙脱硫反映为：
CaC2（S）+[S]=CaS（S）+2[C]
⑵石灰粉的脱硫反映为：
CaO（s）＋[S]＋[C]＝CaS（s）＋CO（g）
⑶苏打粉的脱硫反映为
Na2CO3+[S]+2[C]=Na2S（g）+3CO
⑷镁脱硫反映为
｛Mg｝＋[S]＝MgS（s）
｛Mg｝[Mg][Mg]＋[S]＝MgS（s）
7、铁水脱硅的基本原理是什么？
⑴固体氧化剂（Fe2o3）脱硅反映
3[Si]+2Fe2o3（s）＝4[Fe]+3SiO2
⑵氧气或空气的脱硅反映
[Si]+O2＝SiO2（s）
⑶渣相中（Feo）的脱硅反映
[Si]+2（Feo）＝2[Fe]+SiO2（s）
8、铁水脱硫有哪些方法，常用的铁水脱硫剂有哪些？★
⑴投入法（苏打粉）
⑵铁水容器转动搅拌法
⑶用搅拌器的机械搅拌法（Y形空心搅拌器的DO法，倒T形搅拌器的RS法，十字形的叶轮搅拌器的KR法。KR法搅拌法，由于搅拌能力强和脱硫前后充足扒除渣子，所以具有脱硫剂运用率高，脱硫效率高的优点。
(4)喷吹法
用喷枪以气体为载体将脱硫粉剂喷吹到铁水深部，以搅动铁水与脱硫剂充足混合的脱硫方法。由于喷枪插入铁水的位置和角度不同，可分为两种方法：斜插喷吹脱硫法(ATH法)和顶吹脱硫法。
常用的脱硫剂有石灰粉、电石粉、苏打粉、金属镁、以石灰为基的复合脱硫剂等。
9、铁水脱硅有哪些方法，常用的铁水脱硅剂有哪些?
铁水预脱硅的方法按解决地点分为高炉铁水沟脱硅法和混铁车或铁水罐脱硅法。按脱硅剂加入方式又分为投入法、顶喷法和深喷法(喷枪深插到铁水中)。按搅拌方法不同，有吹气搅拌、落下铁水流搅拌、喷吹的气流搅拌和叶轮搅拌。较常用的铁水脱硅方法有以下几种：
(1)高炉铁水沟脱硅法
　投入法：在高炉出铁沟挡渣器的位置或在铁水流入铁水罐处，用自然落下方式将脱硅剂加入铁流中，运用流动和落下冲击，使脱硅剂和铁水混合。该法脱硅效率较低，一般为50％左右。
顶喷法：该法是在投入法的基础上，为改善脱硅效果而发展起来的。脱硅剂靠载体N2或空气从喷粉罐流出，经喷枪射人到铁水内，再通过铁水流动和落下冲击混合，而获得较好的脱硅效果，一般为70％左右。
铁水沟脱硅法优点是脱硅不占用生产流程时间，解决能力大，温度下降较少，渣铁分离较方便。其缺陷是脱硅剂运用率低；工作条件较差。
(2)铁车或铁水罐脱硅法
在混铁车或铁水罐上采用喷吹法对铁水进行脱硅，载气为氮气、氧气或空气，
常用的脱硅剂重要成分有铁皮、石灰、苏打粉等。
10．铁水脱磷有哪些方法，常用的铁水脱磷剂有哪些?
(1)混铁车或铁水罐喷粉脱磷
喷苏打粉剂脱磷：苏打粉脱磷能力强，并且尚有较强的脱硫能力，但在脱磷中产生大量的烟尘，污染环境；解决铁水温降大，成本高。
喷石灰系粉剂脱磷：石灰系粉剂重要有石灰、铁皮和少量萤石等组成。石灰系粉剂通过耐火材料喷枪喷人到铁水内部，载体用N2、02或空气。石灰系粉剂价格便宜，原料来源广，对环境污染较少等优点，但温降大。
(2)专用炉(H炉)喷粉脱磷
日本开发出专用炉预解决技术，喷粉脱磷在专用炉中进行，该炉型为直筒形，反映空间大。从炉口插入喷粉枪和吹氧枪；还从炉口加人固体氧化剂和石灰等渣料造顶渣。
常用的脱磷剂有石灰系、苏打粉等。
11．铁水通过“三脱”解决后，硅、磷、硫含量一般达成什么水平?★
铁水[S][P]　　　　　　　[Si]
解决前0.02％-0.07％　　　　0.08％-0.20％　　　0.30％-1.25％
解决后<0.005％　　　　　　<0.01％　　　　　0.10％—0.15％
12．铁水脱硫技术发展的趋势如何?★
从目前来看，铁水脱硫技术发展的趋势重要有以下几点：
(1)采用全量铁水脱硫工艺；
(2)倾向在铁水包内预脱硫；
(3)脱硫方法以喷吹法为主；
(4)用钝化金属镁做脱硫剂的趋势扩大。
13．为什么铁水脱磷必须先脱硅?
铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术需要而发展起来的。由于铁水中氧与硅的亲和力比磷大，当加入氧化剂脱磷时，硅比磷优先氧化，形成的Si02大大减少渣的碱度。为此脱磷前必须将硅含量降至0.15％以下，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，磷才干被迅速氧化去除。所以脱磷前必须先脱硅。
14．电石系脱硫剂的脱硫原理及特点是什么?★
碳化钙脱硫反映为：
CaC2(s)+[S]=CaS(s)+2[C]
用CaC2脱硫有如下特点：
(1)在高碳系铁水中，CaC2分解出的Ca离子与铁水中的硫有极强的亲和力，因此CaC2有很强的脱硫能力。在一定铁水条件下，用CaC2脱硫，脱硫反映的平衡常数可达6.90x105,反映达平衡时，铁水中含硫量可达4.9x10-7.
(2)用CaC2脱硫，其脱硫反映是放热反映，有助于减少铁水的温降。
(3)脱硫产物CaS，其熔点为2450℃，因脱硫后，在铁水面上形成疏松的固体渣，有助于防止回硫，且对混铁车内衬侵蚀较轻，扒渣作业方便。
(4)由于电石粉的强脱硫能力，故耗量少，渣量也较少。
(5)电石粉极易吸潮劣化，在大气中与水分接触时，迅速产生如下反映：
CaC2+H20=CaO+C2H2
CaC2+2H20=Ca(OH)2十C2H2
这个反映减少了电石粉的纯度和反映强度。并且反映产生的C2H2(乙炔)气体，是易爆气体，因此在运送和保存电石粉时要采用氮气密封，以防止上述反映的产生。此外，电石粉和其他脱硫剂混合使用时，也会吸取其他脱硫剂的潮气而产生上述反映，故电石粉应单独贮存在料仓内，在开始喷吹前再与其他脱硫剂混合。
(6)用电石粉脱硫生成的碳除饱和溶解于铁水外，其余以石墨态析出，喷吹过程中随喷吹气体有少量的电石粉带出，此外在脱硫中尚有少量的C2H2气体产生，这些都会对环境产生污染，故用电石粉脱硫必须设立除尘设备。
(7)生产电石粉能耗高(耗电达—4000kW.h／t)，故电石粉价格昂贵。加之运送，保存困难，因此，一般需要特别低硫铁水时才选用CaC2作为脱硫剂。
15、石灰系脱硫剂的脱硫原理及特点是什么?★
石灰粉(CaO)脱硫反映为：
CaO(s)+[S]+[C]=CaS(s)+C0（g）
2CaC(s)+[S]+1/2[Si]=CaS(s)+1/2Ca2Si04(s)
用CaO脱硫有如下特点：
(1)在高碳和一定硅含量的铁水中，CaO有较强的脱硫能力。在1350℃时，用Ca0脱硫，反映达平衡时，铁水中的含硫量可达3.7×10-3％％。但与用CaC2脱硫相比，其脱硫能力相应低得多。
(2)脱硫渣为固体渣，对混铁车内衬料侵蚀轻微，扒渣方便。但由于其脱硫能力较CaC2差，故耗量较大，渣量较大，且此固体渣包裹着大量铁珠，铁损较大。
(3)石灰粉资源广，价格低，易加工，使用安全。，
(4)石灰粉流动性差，在料罐中下料易“架桥”堵料，且石灰粉极易吸潮，吸潮后，其流动性更大大恶化，潮解生成的Ca(OH)2，不仅影响脱硫效果，并且污染环境。因此，石灰粉最佳也在干燥氮气下密封贮存在单独料仓内。
(5)用CaO脱硫过程是暴露在大气下进行，铁水中[Si]被氧化生成[Si02]，[Si02]将与CaO作用生成(2CaO·SiO2)，相应的消耗了有效CaO，减少了脱硫效果。因此，用CaO脱硫也希望在惰性气体或还原性气氛下进行。
16．苏打系脱硫剂的脱硫原理及特点是什么？
苏打粉的脱硫反映为：
Na2C03(s)+[S]+2[C]=Na2S（g）+3C0
Na2C03(s)+[S]+[Si]＝Na2S(l)+(Si02)+C0(g)
苏打粉脱硫有如下特点：
(1)苏打粉有很强的脱硫能力，1350℃时，用苏打粉进行铁水炉外脱硫，脱硫反映的平衡常数可达7.7×103，反映达平衡时，铁水中含硫量可达4.8×10-7％。故苏打粉的脱硫能力可与电石粉相比，而大大高于石灰粉的脱硫能力。
(2)苏打粉不仅可以脱硫，并且可以同时脱磷。
(3)用苏打解决铁水，解决后的渣中的苏打呈水溶性，可用湿法回收苏打，反复使用。
(4)苏打在1250℃以上易挥发产生白色浓雾；此外苏打粉脱硫生成的Na2S，一部分被空氧化成S02和Na20，其反映为：
2Na2S(1)+302(g)=2S02(g)+2Na20
而Na20又也许被还原成气体钠，钠蒸汽连同CO在空气中燃烧也会生成大量烟雾。这些烟雾污染空气，堵塞管道，加剧侵蚀。
(5)苏打粉的沸点低，在铁水中易蒸发，且Na2C03分解要吸取大量热量，从而引起铁水的温降。
(6)苏打在高温下分解生成的Na20呈液态，它在渣中的含量高时，渣就变得很稀，不易扒渣，且对罐车内衬耐火材料侵蚀严重。
(7)苏打的来源短缺，成本较高；而从渣中回收苏打反复使用时，要增长额外的设备投资和生产费用。，
17．镁和镁基脱硫剂的脱硫原理及特点是什么?★
镁脱硫剂用于铁水脱硫时，通过喷枪喷人铁水中，镁成为蒸气形成气泡，部分溶于铁水，镁蒸气可与铁水中的硫直接作用而生成MgS，因此脱硫反映重要在气一液界面上进行，脱硫产物MgS上浮进入渣相，从而达成脱硫目的。其脱硫反映式为：
Mg(s)Mg(1){Mg}[Mg]
Mg与S的互相反映存在两种情况：
第一种情况：{Mg}+[S]=Mg(s)
第二种情况：{Mg}[Mg]
[Mg]+[S]=Mg(s)
在高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶于铁水中的[Mg]和{Mg}都能与铁水中的[S]迅速反映生成固态的MgS，上浮进入渣中。
在第一种情况下，在金属镁蒸气泡界面，镁蒸气与铁水中的硫反映生成固态MgS，这只能去除铁水中3％-8％的硫。
在第二种情况下，溶解于铁水中的镁与硫反映生成固态MgS，这是重要的脱硫反映，最为合理。在这种情况下，保证了镁与硫的反映不仅仅局限在镁剂导人区域或喷吹区域内进行，而是在铁水包整个范围内进行，这对铁水脱硫是十分有利的。
镁在铁水中的溶解度取决于铁水温度和镁的蒸气压。镁的溶解度随着压力的增长而增大，随铁水温度的上升而大幅度减少。为了获得高脱硫效率，必须保证镁蒸气泡在铁水中完全溶解，避免未溶解完的镁蒸气逸人大气导致损失。促进镁蒸气大量溶解于铁水中的措施是：铁水温度低，加大喷枪插人铁水液面以下的深度，提高镁蒸气压力，延长镁蒸气泡与铁水接触时间。
金属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆品。陕粒只有经表面钝化解决后才干安全地运送、储存和使用。经钝化解决后，镁粒表面形成一层非舌性的保护膜，如盐钝化的涂层颗粒镁，制备时采用熔融液态镁离心反复分散技术，运用空气动力逆向冷却原理将盐液包敷在镁颗粒外层，形成投灰色均匀的球状颗粒。
单吹镁脱硫用的涂层颗粒镁规定：
镁含量≥92％；粒度为0.5～1.6mm，其中立度大于3mm以上的针状不规则颗粒少于8％。
镁和镁基脱硫剂有如下特点：
(1)镁有很强的脱硫能力，在1350℃时，上述反映式的平衡常数可达2.06×104，反映达成平衡时铁水中硫可达1.6×10-5，大大高于CaO的脱硫能力；
(2)镁的沸点为110℃，镁加入铁水后会变成蒸气形成气泡，使得反映区附近的流体搅拌良好，使镁脱硫的动力学条件很好，其脱硫反映是在气一液界面上进行；
(3)由于镁脱硫是以镁气泡出现，因此剂量较大则会发生爆炸性反映，使铁水严重喷溅，不仅生产不安全，并且镁的运用率也低，因此选用镁脱硫必须用小剂量，或与石灰等物质混合制成混合脱硫剂；
(4)镁在铁水中有一定的溶解度，铁水经镁饱和后能防止回硫，铁水中饱和的镁在铁水解决后的运送过程中仍能起到脱硫作用；
(5)镁的价格较贵，但只要工艺选择合理，则镁的耗量较小，并且镁脱硫温降小，渣量少，扒渣铁损也少，因此综合成本并不一定高，再看解决周期相对较短，与高生产节奏的转炉匹配有较大优越性，因此镁脱硫在工业生产中的应用也越来越广泛。
18．如何选择铁水脱硫剂?
脱硫剂是决定脱硫效率和脱硫成本的重要因素之一，选择脱硫剂重要应考虑生产钢的品种结构、脱硫剂的脱硫能力、成本、资源、环境保护，对耐火材料的侵蚀、脱硫渣的性质与状态及操作的安全性等诸多因素综合比较而定。
19．在不同情形下，脱硫剂的脱硫能力强弱顺序如何?★
脱硫剂在一定温度范围内其脱硫能力顺序可大体排列如下：
Ca、Mg、CaC2、Na20、Mn、CaO、MnO、MgO
铁水含硅高或低对脱硫剂的脱硫能力有很大影响。解决高硅铁水时，脱硫剂脱硫能力由强到弱的顺序为：
Ca、CaC2、Na20、Na2C03、CaO、Mg、MnO、MgO
解决高碳铁水时，脱硫剂脱硫能力由强到弱顺序为：
Ca、CaC2、Na20、Mg、Na2C03、CaO、MnO、MgO解决低硅低碳铁水时，脱硫剂脱硫能力由强到弱的顺序为：
Ca、Mg、CaC2、CaO、MnO、MgO
20．铁水脱硫效率ηs的含义是什么?★
对一种脱硫工艺方法或脱硫剂的脱硫效果的评估，虽还没有一个统一的、比较全面的指标来反映，但在实际生产中一般多用下式定量和定性地反映出脱硫工艺方法或脱硫剂的脱硫效果。
脱硫效率ηs
ηs=([S]前—[S]后)／[S]前×100％
式中[S]前——解决前铁水原始含硫量，％；
[S]后——解决后铁水成品含硫量，％。
此值清楚地反映了脱硫工艺对铁水脱硫的直接影响，是工艺操作中很重要的参数，ηs越大，则表达此工艺的脱硫效果越好。但此值并未表达出脱硫剂的使用效果，此外，脱硫效率ηs值的大小与铁水中原始含硫量有关，脱硫前铁水中的原始含硫量越高，脱硫效率ηs就越大，但这并不意味着脱硫后铁水中的含硫量越低。
21．提高铁水脱硫效果的措施有哪些?★
提高铁水炉外脱硫效果的基本措施概括如下：
(1)根据铁水条件，脱硫规定选择适当的主脱硫剂。既要满足脱硫规定，又要尽量减少脱硫成本和操作方便。脱硫规定一般时(轻脱硫)脱硫剂组成以石灰粉为主；生产低硫铁水时，脱硫剂组成以电石粉为主。
(2)针对不同的脱硫剂，添加适当的促进剂，以加快铁水脱硫反映速度，提高铁水脱硫效果。
(3)适当减小脱硫剂粒度，增大铁水脱硫反映界面积，可以加快铁水脱硫速度，提高铁水炉外脱硫效果。
(4)强化熔池搅拌，增长脱硫剂在铁水内逗留时间，减小扩散边界层厚度，提高混匀搅限度等，均可促进铁水脱硫反映加快进行，提高铁水炉外脱硫效果。
(5)提高铁水温度，增大硫的传质系数可加快脱硫反映进行，提高脱硫效果。
(6)根据各厂的实际生产条件，选择适当的载气压力和流量，脱硫剂的喷吹速度，脱硫剂与载流气体的混合比，喷枪型式和喷吹深度，以取得最佳喷吹效果。
22．什么是铁水脱硫剂的反映率ηm?★
脱硫剂加入铁水后，并非所有脱硫剂都参与了脱硫反映而起到了脱硫作用。为比较脱硫工艺中脱硫剂参与脱硫反映的限度，可用脱硫剂的理论消耗量和实际消耗量的比值来表达脱硫剂的反映率ηm，即：
ηm=QT／QP×100％
式中QT——脱硫剂的理论消耗量，kg／t；
QP——脱硫剂的实际消耗量，kg／t。
ηm值越大，说明脱硫剂的运用率越高，例如电石粉CaC2的反映率，可计算如下：
CaC2(s)+[S]=CaS(s)+2C(s)
一般脱硫剂的反映率都不太高，电石粉的反映率为20％—40％，而石灰粉的反映率仅为5％-10％。
23．什么是铁水脱硫剂效率Ks?★
脱硫剂效率Ks就是单位脱硫剂的脱硫量，此值虽不能较准确地描述脱硫剂的能力，但在生产操作中有实际意义。当掌握了一定操作条件下的经验数值后，就可以根据规定的脱硫量控制喷入的脱硫剂量。脱硫剂效率Ks可用下式表达
Ks。=d[S]／dW
假设在脱硫反映过程中，脱硫剂效率Ks不变，则：
Ks=([S]解决前—[S]解决后)／W
式中W——脱硫剂的单位耗量，kg/t
24．什么是铁水脱硫反映的分派比Ls?★
用炉渣脱硫是钢铁生产中重要的脱硫手段，铁水中硫通过与渣作用，而进入渣中，其反映式为：
[S](S)
炉渣脱硫能力，通常用硫在渣――铁间的分派Ls的大小来表达：’
Ls＝(S)／[S]
式中上Ls——硫在渣一铁间的分派比；
(S)——渣中硫含量，％；
[S]——铁水中硫含量，％。
根据炉渣脱硫反映式：
(Ca0)+[FeS]二(CaS)+[Fe0]
Ls值越大，说明炉渣脱硫能力越强。提高碴的碱度(即增长渣中CaO含量)，减少铁液或渣液的氧位，提高反映温度都可以增大Ls值。一般情况下，铁水炉渣Ls>100，电炉还原期炉渣脱硫Ls=30～50，转炉炉渣脱硫Ls=5～16。
25．铁水脱硫中的均相反映和多相反映指的是什么?★
通常把在同一相内进行的反映称为均相反映，在不同相间发生的反映称为多相反映。冶金过程的化学反映大多属多相反映，铁水脱硫反映也属多相反映，如用CaC2、CaO脱硫，就是固态脱硫剂CaC2、CaO与液态铁水之间进行的固一
液相反映。
26．在铁水脱硫反映中边界层指的是什么?★
对于不同的脱硫剂，其反映机理有所不同，则其反映速度式也有所不同，因此，引入边界层的概念。由于流体内部的流动是紊乱的，故流体内部物质的浓度基本上是均匀的，流体内部与固体物料颗粒表面处存在的物质的浓度差重要集中在靠近物料颗粒表面处的一层液体薄层内，我们把这个靠近物料颗粒表面处，存在着浓度差的流体薄层称之为边界层，物质扩散传质的阻力相应集中在边界层内。
27．铁水脱硫过程中，多相反映的反映过程如何进行?★
多相反映的特性是反映在不同的相界面上发生，反映物要从相内部传输到反映界面，并在界面处发生化学反映，而反映产物要从界面离开。
一般情况下，多相反映由以下几个反映过程构成：
⑴反映物由各相内部向反映界面扩散(包陆外扩散与内扩散)；
(2)在界面处反映物发生化学反映，通常随着有吸附、脱附或新相生成过程；
(3)反映产物离开反映界面，从反映界面排走(涉及内扩散与外扩散)。
28．铁水脱硫站的解决能力如何核算?★
(1)脱硫站日解决能力(罐／d)为：
1440(min／d)×脱硫作业率(％)／脱硫作业周期(min)
(2)每站年解决能力(万吨／a)为：
365(d)×脱硫作业率(％)×1440(min／d)×铁水装入量／脱硫作业周期(min)
29．铁水脱硫常用的促进剂有哪些，其作用原理是什么?
添加各类促进剂对脱硫效果有一定影响，常用的促进剂有A1粉、CaF2、CaC03或MgCO3，碳等。
(1)添加Al粉的作用。
铁水中具有[Si]并用CaO作脱硫剂肘，在石灰粒表面形成高熔点的致密的2CaO．SiO2反映层(其熔点为2130℃)，此反映层阻碍了铁水中的硫进一步向石灰内部扩散，因而减少了CaO的脱硫速度和脱硫效率。若脱硫前向铁水中加入铝或在脱硫剂中掺人5％—10％的铝粉，则在脱硫时，在石灰颗粒表面生成钙铝酸盐(3CaO·A1203)和(12CaO·7A1203，)而阻止了不溶解硫的2CaO．SiO2包壳的形成。由于钙铝酸盐稳定性比钙硅酸盐大，其熔点又低得多(3CaO·A1203)熔点为1535℃，12CaO·7A1203熔点为1415℃)，则这种低熔点的反映产物层具有很大的熔解硫的能力，有助于硫通过此反映产物层而向CaO内部扩散，从而提高了CaO的脱硫速度和脱硫效率。因此，用CaO脱硫时，铁水中(或脱硫剂中)加入少量的A1粉能显著地提高CaO的脱硫效率和脱硫速度，容易得到低硫铁水，并且操作稳定可靠，但Al粉价格昂贵，加入一定数量Al粉，势必增长脱硫成本。
(2)添加CaF2的作用：
CaF2，自身没有脱硫能力。也曾进行过用萤石粉喷人铁水中进行脱硫的实验，喷吹量达19kg／t之多，而脱硫率仅为3％，这也说明CaF2自身没有脱硫能力。但在CaO中掺人CaF2粉后，使CaO的脱硫速度显著增长，并且最终含硫量也减少了。其机理有两种解释，一种解释是：CaF2的加入减少了2CaO·SiO2的熔点，使硫容易向CaO固相扩散。另一种解释是重要是CaF2分解出的氟离子破坏了2CaO·Si02赖以结合的化学键，使之形成“空隙”，易使硫扩散到CaO粒子内部。但不管何种解释，从宏观上看，CaF2的加入都大大提高了CaO的脱硫速度和脱硫效率。
(3)添加CaC03或MgC03的作用。
在喷粉进行铁水炉外脱硫时，为了提高脱硫剂运用率，可加入10％的CaC03或MgC03等反映促进剂，因CaC03、MgC03在高温下发生分解反映：
CaC03(s)=CaO(s)+C02(g)
MgC03(s)=MgO(s)+C02(g)
这时产生大量的C02气体，能使运载气体的气泡破裂，释放出被封闭在这些气泡中的脱硫剂，同时还能强烈地搅拌熔池，促进硫的扩散，因而提高了CaC2反映率，加入CaC03后可使CaC２的反映率提高约一倍，其用量可减少一半，这就有效地减少了脱硫费用，此外，CaC03分解时形成的细小而多孔的活性CaO，也有很强的脱硫能力。
⑷添加碳的作用。
用掺人了CaCO３的CaC2脱硫剂脱硫时，CaCO３分解生成的C02在高温下是氧化性，会使CaC2氧化而减少脱硫效果。若在此脱硫剂中再添加碳粉，则在有碳存在时，会进行下列反映：
C02(g)+C(s)＝2CO(g)
从而使反映界面保持还原性气氛，防止CaC２氧化，有助于脱硫反映进行。加碳量10％时，可提高CaC2的反映率约6.7％，并且减少了它的波动，可使脱硫命中率达成95％左右。
30、什么是稀相输送？什么是浓相输送？★
喷粉冶金的气力输送，可分为稀相输送和浓相输送。
(1)稀相输送
质量浓度的涵义，是单位时间内通过输料管的粉料的质量与气体体积之比。
质量浓度(又称混合比或粉气比)小于40，称稀相输送。
稀相输送对喷粉冶金有如下优缺陷：
优点：粉气分布均匀，达成稳定输送；输送管道不易堵塞，可用较长喷吹管道；搅拌强度大，增强粉料与铁水之间混合接触，增大反映界面与传质系数，从而提高反映速度和粉料的运用率。
缺陷：气体用量大，铁水热量损失也大；粉料输送能力少而增长喷吹解决时间；喷溅较严重，故需设防溅盖装置。
(2)浓相输送
质量浓度大于80以上，称浓相输送。
浓相输送对喷粉冶金有如下优缺陷：
优点：气体用量小，铁水热量损失少，铁水无明显喷溅；粉料输送能力大，缩短铁水预解决时间；管道磨损小，管道使用寿命长。
缺陷：气体用量少，搅拌能力弱而影响反映速度；输送压力高，压力损失较大。
近年来，喷粉冶金技术的气力输送，向浓相输送技术发展。
31，什么是脱硫剂和载流气体的粉气比?★
粉气比通常用下式表达：粉气比m=单位时间内脱硫剂喷人量／单位时间内载气流量=脱硫剂喷吹速度(kg／min)／载气流量(Nm3／min)。
粉气比对脱硫剂反映率的影响事实上是“载气流量”和“脱硫剂喷吹速度”两种影响因素的综合。当在喷吹脱硫时间一定的条件下，脱硫剂的喷吹速度一般也是拟定的，因此，当粉气比m下降时，即载气量增长，则使铁水搅拌加强，这对提高脱硫效果是有利的，但是粉气比过低将会发生喷溅，反而对脱硫不利。
32．什么是固定床、流态化床、稀相流态化床?
流态化是一种向粉料层通人气体使粉料具有类似流体的某些特性的过程。当气体自上而下通过一个固体粉料床层时，随着粉料的性质，床层几何形状、尺寸和气体速度的不同，可以形成不同的床层。
(1)固定床
当气流速度较小时，固体粉料静止不动；气体只是从颗粒之间空隙中穿过。这样的床层称为固定床。
(2)流态化床
随通人气体的流速加大到某一数值后时，能使所有粉料都悬浮在向上流动气体中，这时粉料层不再由下面的支承板支撑，而所有由气体摩擦力所承托。对于每个粉剂的颗粒来说，亦不再靠与相邻颗粒的接触而保持其空间的位置。粉料
在床层中可以自由移动，此时整个床层都变成流体状态，床层表面有一个明确的界面，这就是粉料流态化。初始形成流态化床称临界流态化床。初始形成流态化床的气体流速，称为临界液态化速度，当气流速度增大到临界流态化速度以上时，床层很不稳定，床层中的空隙随着位置和时间而变化。这样的床层称为聚式流态化床。临界流态化床和聚式流态化床又称浓相流态化床。
(3)稀相流态化床
当通人床层气体的流速再增大到一定值时粉料开始被吹出容器。这时的气流速度称为颗粒带出速度或称终速度。当气流速度超过终速度时，床层的空隙随着气体流速的增大而增长，最后床层中的粉料所有被吹出。这种情况称为气力输送的稀相流态化床。，
33．铁水浅脱硫、深脱硫及超深脱硫其限度通常如何划分，其脱硫限度对冶炼有何意义?★
铁水浅脱硫、深脱硫及超深脱硫其限度通常按下列数据划分：
浅脱硫深脱硫超深脱硫
脱硫后[S]0.01%--0.02%≤0．005％≤0．002％
脱硫限度的大小取决于冶炼钢种对硫含量的规定。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢及超低硫钢的需要；转炉炼钢过程是氧化过程，脱硫率仅为30％—40％；铁水脱硫简化转炉操作，缩短作业周期，能有效提高综合经济效益。
34．脱硫后铁水兑入转炉前为什么必须扒渣?★
铁水通过脱硫后，铁水中的硫有70％—90％都与脱硫剂作用生成硫化物进入渣相，通过脱硫后，渣与铁液的硫的分派系数达50—80。由于脱硫是在还原性气氛中进行的，假如不扒渣直接兑入转炉，而转炉冶炼是氧化性气氛，那么
原铁水渣中的硫就会参与转炉钢一渣硫平衡而回到钢水中，即发生如下反映：
(MgS)十[0]=(MgO)+[S]
(CaS)十[0]=(CaO)十[S]
因此为防止回硫，脱硫铁水必须将含硫很高的脱硫渣扒掉，并且必须尽量扒干净，残留渣的多少会影响转炉回硫的大小。钢水硫含量规定越低，相应规定扒渣时扒净率越高，尽量减少铁水的带渣量。
35．铁水脱硫后扒渣时的铁损大小与哪些因素有关?★
脱硫后扒渣时的铁损大小与以下因素有关：
(1)渣量越大，扒渣率越高，铁损越大。
(2)渣偏干，渣铁易分离，易于扒除，铁损低；渣越稀，渣铁分离困难，铁损大。扒渣时，可加入适量稠渣剂。
(3)渣机工作性能好，扒渣效率高，铁损低。
(4)硫罐罐嘴形状和倾角应有助于扒渣需要，在脱硫罐采用适当位置的底吹或侧吹N2气通过气动把脱硫渣赶往一边，减少扒渣“死区”，有利提高扒渣的效率。
(5)操作人员的技能十分重要，操作纯熟、准确和灵敏，同样条件下能明显提高扒渣效率和减少铁水损失。
36．转炉吹炼到终点时，钢水为什么会出现回硫现象，如何防止?★
经脱硫解决后的低硫铁水W[s]=0.002％—0.009％，兑入转炉炼钢，有时出现不仅不能进一步脱硫，吹炼终点的钢水还经常有增硫的现象。由于炼钢过程中铁水渣、铁块、废钢、石灰中的硫进入钢水，而吹炼过程脱硫量低于增硫量所致，
吹炼终点增硫量可达0.002％—0.005％，甚至0.005％以上。钢水回硫有以下几方面因素：①是铁水扒渣不净，含硫高的脱硫渣进入转炉；②加入的废钢含硫高于铁水硫；③转炉冶炼加人熔剂带人；④转炉溅渣时渣中硫偏高。
为防止回硫可采用以下措施：①脱硫扒渣要干净，用纯镁脱硫要加粘渣剂；②采用低硫废钢或减少废钢加入量；③采用二次造渣，吹炼半途倒一次渣然后换新渣；④提高终渣碱度达4.0以上；⑤采用挡渣塞挡渣出钢，使转炉下渣量低于3kg／t钢；⑥出钢加入脱氧剂后罐内加入高碱度预熔渣并吹氩搅拌。这些都可以减少回硫，一般情况当铁水人炉硫低于0．005％时出钢硫可控制到低于0.008％，回硫在0.003％。人炉硫越低，则回硫也许会高一些
因此，生产W[sl低于0．005％的超低硫钢种时，可采用铁水脱硫解决加上较高的铁水装入比，并尽量减少铁水的带渣量，同时出钢加合成渣、二次精炼脱硫，还可用LF炉造高碱度还原渣，进一步深脱硫。
二、铁水罐喷吹脱硫法
37．铁水采用喷吹脱硫有哪些优缺陷?★
喷吹脱硫是以N２作为载气，把脱硫剂通过喷枪喷入铁水而实现脱硫，喷吹脱硫有如下优点：
(1)由于喷吹粉剂显著地扩大了粉剂与金属液体的接触面积，气体搅拌加速了传质过程，改善反映的动力学条件，从而提高反映速度，缩短解决时间和解决周期。
(2)由于粉剂直接喷人熔池深部，避免了与空气和熔渣的接触，防止氧化，从而提高合金元素的收得率，特别是对采用Ca、Mg脱硫时由于这些元素在铁水温度下呈气态，采用喷吹可大大提高元素的运用率。
(3)能实现连续、可控供料，可以根据需求调整喷人的总量和喷人速度，提高喷吹终点命中率。
(4)喷吹设备结构简朴、效率高、投资少，有助于减少生产成本。
当然由于喷吹采用粉剂流态化输送，并要专用喷粉罐完毕喷吹，因此对整个喷吹系统自动控制水平和操作水平规定高，当操作控制不妥，会导致堵枪而被迫中止操作。同时喷吹速度快，使铁水脱硫均匀性较差，使脱硫终点的稳定性较差。
38．采用喷吹脱硫对气动输送有哪些规定?★
(1)气动输送必须采用流态化输送，粉气比输送流量必须稳定和连续，不发生脉动现象，更不能发生堵塞现象。
(2)喷吹时喷吹气流有一定的喷出速度，以防止堵枪和烧坏喷嘴，同时又不希望气体流量过大而产生喷溅，减少粉剂的运用率，喷粉冶金通常规定气流喷出速度达成音速。
(3)粉料和气体流量可以根据工艺和设备规定在一定的范围内调节和控制。
39．铁水脱硫在气动输送中稀相输送和浓相输送各有哪些优缺陷，纯镁脱硫工艺适宜采用何种输送方式?★
在气相输送中，粉气比的定义是指单位时间内通过输送管的料的质量与气体质量之比。粉气比在80以上为浓相输送，40以下为稀相输送。
稀相输送的优点是：粉气分布均匀，输送稳定，管道不易堵塞，可以用较长距离输送，喷吹时搅拌强度大，可以达成较高的传质系数，得到较高的反映速度和粉料的运用率。缺陷是：气体用量大，喷吹时热损失大，喷溅严重。
浓相输送的优点是气体用量少，铁水热损失小，粉料的输送能力大，喷吹时间短，管道磨损小，寿命长。缺陷是搅拌能力小而影响反映速度，输送压力高，压力损失大，控制不妥易堵塞。
纯镁脱硫工艺中，由于镁气化反映剧烈，只能小流量供镁，因此，纯镁脱硫采用稀相输送，粉气比为7：10。
40，喷吹法铁水脱硫用载气为什么选择N２气?★
喷吹脱硫剂多选用CaO、Ca2C及含镁粉剂，Ca和Mg都极易与氧气发生氧化，如选用含氧气的压缩空气或氧作为载气，就会使脱硫剂氧化而减少脱硫剂的运用率，同时氧气也会与铁水中的Si、Mn、P发生反映，使铁水成分发生变化。为此，不能选用含氧气的气体作为载气，只能选用不与Ca、Mg发生反映的N2和Ar，这两种气体都是制氧机在制氧过程中同时分离出来的，而冶金工厂一般都有制氧机，因此都有N２气和Ar气，而Ar气的生产量少且价格贵，因此铁水脱硫几乎都选用不与Ca、Mg发生反映并且价格又便宜的N2。
41．铁水喷粉脱硫重要工艺设备有哪些?
重要设备如下：
(1)铁水罐。可以采用转炉兑铁罐或专用铁水罐。
(2)贮料仓。用于贮存脱硫粉剂，为上部圆柱下部圆锥体的容器，顶部装有除尘器，用于贮料罐卸料时除尘，顶部还装有过压保护装置，当料仓微正压过大时自动放散，料仓内装有高低位料位指示器，可以显示料位过高或过低，下部圆
锥体部位有流态化床，以保证向喷粉罐供料时能流态化输送。
(3)喷粉罐。是用于喷粉的高压容器，能稳定而无脉动地将脱硫粉剂输送经喷枪喷至铁水罐内。
(4)喷枪及喷枪支架。喷枪支架为钢结构用于支撑喷枪，喷枪在支撑臂的支撑下，可以作回转和上升下降。喷枪是中心钢管外衬耐火材料组成，喷吹时插入铁水至离罐底200—300mm的位置。
(5)测温取样装置。由支架和测温取样枪组成，在喷吹前后都要进行测温取样，测温取样枪插入铁水深度约500mm。
(6)扒渣机。由扒渣小车、台架和固定在扒渣小车的扒渣臂组成，以气动或液压作为动力，完毕小车的前后行走，带动扒渣板和扒渣臂上下摆动和小角度旋转而实现扒渣动作，可以完毕喷吹前后的扒渣作业。
(7)铁水罐倾动系统。用液压缸带动罐钩，钩住铁水罐使之倾翻至一定的角度，使铁水罐的渣液面倾至罐嘴以便于将渣扒出。
此外，尚有喷枪存放架、渣罐及渣罐车、电子秤、喷吹电器控制系统、液压及N2气管道系统等。
42、什么是Mg+CaO混合喷吹脱硫法?★
Mg+CaO混合喷吹就是将钝化纯镁与氧化钙按一定的比例(用的比例多为Mg：CaO＝2：8卧)混合好后装入贮料罐，喷吹前从贮料罐送往喷粉罐进行喷粉脱硫。这种方法只用一个普通喷粉罐，控制简朴，也能发挥镁的脱硫效果，但是由于石灰粉剂和钝化镁粉的比重不同，在采用风动输送中会导致成分混合不匀，因此最后进入喷粉罐时，石灰和镁的比例会有变化，导致与按原配比计算的脱硫剂数量中镁也许偏低或偏高，这会导致铁水脱硫终点难以控制。这种工艺
方法对冶炼品种钢规定硫含量很低时会导致不利影响。
43、什么是Mg+CaO复合喷吹法?★
Mg+CaO复合喷吹就是镁粉和氧化钙粉各有自己的贮料罐和喷粉罐，两个喷粉罐共用一个喷吹管道和喷枪，可以根据脱硫规定准备不同数量的粉剂，喷吹控制方式也可以根据规定变化。采用不同的喷吹模式可以将镁粉和氧化钙粉按一定的比例同时喷吹，也可以全程喷氧化钙粉，或在其中某一段时间喷人镁粉，这可以充足提高镁的运用率，因此这种喷吹方法控制灵活，镁的运用率高，消除了混合喷吹因两种粉剂混合不匀带来的弊病。但由于要用两套喷粉罐，并且喷吹镁粉须用控制精度较高的喷粉罐，因此设备投资和维护费用高，对自动控制规定也较高。
44．铁水采用纯镁脱硫工艺重要特点有哪些?
重要特点如下：
(1)必须采用通过钝化的纯镁，不加任何添加剂，粒度为0.5-1.6mm；
(2)喷粉罐的控制精度高，称量要准确，误差规定±2％以