资源简介

项目三 铁水预处理
一、教学目标
了解铁水预处理的含义，铁水预脱硫的目的和方法，熟悉KR搅拌法脱硫操作工艺及常用脱硫剂的特点。
要求知道铁水预脱磷的目的、方法及特点的基础上，熟悉铁水预脱磷的脱磷剂类型、特点，预脱磷的处理过程和要求。
要求知道铁水脱硅预处理的意义、原理，了解铁水预脱硅的方法和脱硅剂，学习铁水预脱硅的操作过程。
二、课时分配
本项目共3个任务，安排4课时。
三、教学重点
铁水预脱硫、磷、硅的主流工艺方法和作用，清楚认识铁水三脱预处理操作工艺。学习过程要对铁水三脱过程中各种反应机理有清楚的认识，并要对其相关知识有所了解。
四、教学难点
铁水预脱硫、磷、硅的主流工艺方法和作用，铁水三脱过程中各种反应机理。
五、教学内容
任务一 铁水预脱硫
一、铁水预处理的含义
所谓铁水预处理是指高炉铁水在入炼钢转炉以前，为提高入炉铁水质量而进行的脱硫、脱磷、脱硅及提取铁水中有价元素（如提钒）等一系列冶金处理，称为铁水预处理。
二、铁水预脱硫的目的
（1）用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低（硫含量高容易使连铸坯产生裂纹）。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢和超低硫钢种的要求。
（2）转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫效率仅为30%～40%;而铁水中的碳、硅等元素含量高，氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高;铁水预脱硫的脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。
（3）减轻高炉脱硫负担后，能实现低碱度、小渣量操作，有利于冶炼低硅生铁，使高炉稳定、顺行，可保证向炼钢供应精料。
（4）有效地提高钢铁企业铁、钢、材的综合经济效益。
三、铁水预脱硫的方法
1.喷粉法
2. KR搅拌法
这种脱硫方法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，在铁液面中央部分产生一个漩涡下流坑，同时加入脱硫剂使其在下陷坑中被卷入铁水内部进行脱硫反应（如图所示），从而得到脱硫的目的。
KR法铁水预处理脱硫具体操作要求如下:
（1）在处理之前，必须将铁水包内的渣子充分扒除，否则会严重影响脱硫效果。
（2）处理过程中设置搅拌器的转数一般为90～120r/min，在搅动1～1.5min后开始加入脱硫剂，搅动时间约13min左右。
（3）处理完毕后，还需仔细地扒除脱硫渣。
① KR搅拌法的优点:脱硫效率高、脱硫剂消耗少、金属损耗低。
② KR搅拌法的缺点:温降大，处理10～15min过程温降约50 ℃，搅拌过程为了铁水液面波动，液面至包口距离应不小于629mm。
四、常见脱硫剂及特点
1.苏打灰
其主要成分为Na2CO3，铁水中加入苏打灰后，与硫作用发生以下3个化学反应:
2.石灰粉
其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下:
3.电石粉
其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式如下:
4.金属镁
5.复合脱硫剂
复合脱硫剂是两种以上脱硫剂或脱硫和助熔剂按一定的比例配置而成，可以单独使用，也可混合使用
操作：
（1）系统检查，确定设备无损，运行正常。
（2）备料，可自动计算由初始硫含量脱至目标硫含量所需加料值。
（3）待处理铁水包进入KR脱硫预处理工位，然后分别降下烟罩和电动溜槽。
（4）搅拌器参数设定:分别设定搅拌头高度3m，搅拌时间10min，搅拌速度85r/min至90r/min，投料门槛值55r/min左右。
（5）下降搅拌头至铁水液面，点击开始按钮，进行搅拌，调节搅拌头速度，是搅拌头充分发挥作用，当搅拌头速度超过门槛值时，开始加入脱硫剂，下料结束时，应提高转速1～5转。投完料后，提起电动溜槽。
（6）搅拌结束后，升起搅拌头，提起烟罩。
（7）将铁水包倾翻后开始进行扒渣，铁水表面基本没有灰色物质扒渣结束，铁水包复位进行测温取样。
任务二 铁水预脱磷
一、铁水预脱磷的目的
铁水预脱磷处理是铁水进入转炉前预处理的工艺，是适应对低磷钢种的需求，改进炼钢工艺技术和利用含磷较高的铁矿资源而得到发展的。铁水预脱磷处理带来的好处如下:
（1）减少了转炉冶炼总的渣料消耗，同时减少了铁损，降低了综合冶炼成本。
（2）改善了铁水质量，提高了转炉生产率和终点命中率。
（3）降低了出钢过程下渣量由6～10kg/t降至3kg/t以下。
二、铁水预脱磷的方法
喷吹法是用载气将脱磷剂喷吹到铁水包或鱼雷罐内，与铁水产生脱磷反应。
1.苏打（Na2CO3）系脱磷剂
苏打脱磷的优点:具有较高的脱磷能力，从脱磷渣和炉尘中能回收大约70%的苏打。
苏打脱磷的缺点:铁水温降大、包衬侵蚀严重、苏打价格贵、利用率低、处理成本高。
2.石灰（CaO）系脱磷剂
石灰系脱磷剂的优点:石灰系脱磷剂来源广，价格便宜，脱磷率很高。
操作：
（1）确定设备运行正常无误。
（2）将待处理的铁水包车开至铁水脱磷预处理工位，降下烟罩，下降氧枪吹氧，氧枪枪位遵循低—高—低的原则进行阶段性调整，供氧流量和强度视情况不同而异。
（3）吹氧的同时降下喷粉枪向铁水包内喷入石灰系脱磷剂，有的情况下可能会加入氧化铁皮球或氧化铁皮进行调温。
（4）处理时间到后提起烟罩，并且提起氧枪、喷粉枪。
（5）将铁水包倾翻后进行扒渣，扒渣完毕铁水包复位，测温取样。
任务三 铁水预脱硅
一、铁水预脱硅处理的意义
（1）减少脱磷剂用量，提高脱磷、脱硅效率。
（2）减少石灰用量，减少喷溅，提高金属收得率，降低综合冶炼成本。
二、铁水预脱硅处理原理及常用的脱硅剂
常使用的脱硅剂以提供氧源的氧化剂材料为主剂，以调整炉渣碱度和改善流动性的溶剂为副剂。氧化剂有固体氧化剂和气体氧化剂两种，固体氧化剂主要是氧化物（如连铸和轧钢的氧化铁皮（铁鳞）、精矿粉、烧结矿粉、氧化铁烟尘等）或锰矿粉;气体氧化剂主要是氧气，其具体的化学反应机理如下:
三、预脱硅的方法
目前铁水预脱硅方法按处理场所不同，可分为在高炉出铁过程中向炉前铁水沟加固体氧化剂连续脱硅法，向铁水包或鱼雷罐内喷射脱硅剂和吹氧法脱硅。
1、原料准备
（1）氧化铁皮（连铸氧化铁皮或轧钢氧化铁皮） 成分:TFe≥70%，粒度≤3 mm，数量1t; 烧结矿粉:品位≥55%，粒度≤3mm，数量1.5t。
（2）石灰 CaO≥90%，粒度≤3mm，活性度≥300，数量500kg。
（3）萤石 CaF2≥85%，粒度≤3mm，数量100kg。
（4）铁水包测温枪（长柄）和取样工具。
（5）铁水包预热，实验之前将铁水包预热至700℃以上。氧化铁皮脱硅剂配比:氧化铁皮1000kg，石灰200kg，萤石50kg，并且事先混匀。
2. 出铁进行预脱硅
（1）出铁前将出铁平台清理干净。
（2）将混匀的氧化铁皮预脱硅剂准备在投入铁水沟位置，开铁口出铁。
（3）当铁水流过脱硅剂投入位置时，开始陆续投入氧化铁皮脱硅剂，脱硅剂加入速度与出铁速度相对应，速度不要太快，在铁水出完之前加完全部脱硫剂。
（4）铁水包进入扒渣工位进行扒渣处理，并测温、取样。

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