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第三章 铁水预处理

第三章 铁水预处理. 炼钢的基本任务 炼钢方法的变迁 炼钢生产流程的变迁. 第三章 铁水预处理. 本章目的：. 第三章、铁水预处理. 铁水预处理： 脱硫预处理； 脱磷预处理（包括脱硅预处理）； “三脱”（脱硫、脱硅、脱磷） 意义： 将“相互矛盾”的冶金反应分别处理，提高反应效率； 减轻转炉冶炼负荷，缩短转炉冶炼周期； 生产超低硫、超低磷钢种； 工序间衔接、匹配优化； 减少炉渣、烟尘等排放。. 工艺流程优化. [S] 、 [P] 活度系数. 铁水预处理发展历史. 一、铁水脱硫预处理. 金属 Mg 脱硫剂：

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Presentation Transcript

  1. 第三章 铁水预处理 • 炼钢的基本任务 • 炼钢方法的变迁 • 炼钢生产流程的变迁

  2. 第三章 铁水预处理 • 本章目的：

  3. 第三章、铁水预处理 • 铁水预处理： • 脱硫预处理； • 脱磷预处理（包括脱硅预处理）； • “三脱”（脱硫、脱硅、脱磷） • 意义： • 将“相互矛盾”的冶金反应分别处理，提高反应效率； • 减轻转炉冶炼负荷，缩短转炉冶炼周期； • 生产超低硫、超低磷钢种； • 工序间衔接、匹配优化； • 减少炉渣、烟尘等排放。

  4. 工艺流程优化

  5. [S]、[P]活度系数

  6. 铁水预处理发展历史

  7. 一、铁水脱硫预处理 • 金属Mg脱硫剂： • Mg，Mg＋CaO，Mg＋C等 • [Mg]+[S]=MgS(s) • 电石（CaC2）脱硫剂： • CaC2(s)+[S]=CaS(s)+2[C] • 苏打(Na2CO3)系脱硫剂： • Na2CO3(l)+[S]+2[C]=Na2S(l)+3CO • 石灰系（CaO-CaF2）脱硫剂： • CaO(s)+[S]+[C]=CaS(s)+CO • CaO(s)+[S]+1/2[Si]=CaS(s)+1/2SiO2(s)

  8. 脱硫工艺 喷粉工艺 机械搅拌工艺

  9. 喷粉枪

  10. 机械搅拌

  11. 喷粉法脱硫

  12. 喷粉工艺优、缺点 • 优点： • 装置较简单； • 反应界面（表面积）大； • 能够降低Mg、苏打等挥发损失。 • 缺点： • 铁水搅拌强度不足； • “顶渣”脱硫利用率不够。

  13. 石灰系脱硫剂脱硫效果

  14. 喷Mg颗粒脱硫处理实绩

  15. 喷Mg脱硫

  16. Mg利用率与喷粉速率

  17. 机械搅拌法脱硫 • 搅拌器： • 转速：90～120rpm； • 材料：高铝质。 • 脱硫率：90％左右。

  18. 新建钢厂多采用KR铁水脱硫 • 采用CaO-CaF2-CaC2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。 T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116

  19. 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

  20. KR脱硫与喷粉脱硫的比较 T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116

  21. 武钢80tKR脱硫实绩

  22. 二、铁水脱磷预处理 上世纪80年代初，日本开发成 功铁水“三脱”预处理工艺技术， 并迅速为各大钢铁企业采用。 “三脱”使传统炼钢工艺发生了显著变化，将脱硫、脱磷放在可以提供更 好反应条件的铁水预处理阶段进行，转炉的主要功能则向单纯升温和脱 碳反应器的方向演变，由此带来生产效率提高，消耗降低，渣量减少， 并使高效率、低成本生产洁净钢成为可能。

  23. 铁水脱硅 • 氧化剂：Fe2O3或O2； • 熔剂：CaO等； • 处理结束[Si]：0.1~0.2%。

  24. 铁水罐(鱼雷罐)内脱磷 • 氧化剂：Fe2O3或O2； • 熔剂：CaO、CaF2等。

  25. 不同阶段组元含量变化

  26. 川崎制铁公司铁水罐脱磷结果

  27. 传统“三脱”的不足 主要不足： • 脱磷前必须进行脱硅处理； • 废钢比低（≤5％）； • 脱磷炉渣处理难(碱度过高)。 上世纪90年代中后期，新日铁、住友金属、神户制钢、NKK等 纷纷开展利用氧气转炉进行铁水脱磷预处理的试验研究并取得成 功，并迅速推广采用。

  28. 转炉脱磷预处理

  29. 转炉脱磷的主要优势 主要优势： • 炉内自由空间大，允许强烈搅拌钢水； • 顶吹供氧（传统三脱采用顶喷Fe2O3）； • 高强度底吹（0.3m3/t /min）。 因此能够做到： • 不需预先脱硅； • 废钢比8～10％； • 较低炉渣碱度(1.5～2）； • 处理后铁水温度高(1350℃).

  30. 不同预处理工艺脱磷比较

  31. 渣量比较

  32. 住友金属和歌山制铁所炼钢车间

  33. 主要工艺配置

  34. 和歌山制铁所炼钢厂 • 脱磷转炉与脱碳转炉在不同 跨间； • 全部铁水经转炉脱磷处理。 • 脱磷转炉和脱碳转炉的吹炼时间可控制在 9～12min； • 炼钢总冶炼时间控制在20min以内； • 成为当前炼钢生产节奏最快的钢厂

  35. MURC工艺示意图

  36. 转炉脱磷主要目的：生产低磷、超低磷钢？ 新日铁Matsumiya博士回答： • [P]含量控制： • 转炉脱磷处理后： 0.018~0.020%; • 脱碳转炉出钢： 0.015~0.018％. • 采用转炉脱磷－脱碳工艺的主要目的： • 提高生产和工艺控制的稳定性； • 减少渣量； • 提高产品质量。

  37. 转炉铁水脱磷预处理对洁净钢生产重要意义 回硫程度低: • [S]活度高； • 石灰用量少。 钢洁净度显著提高： • 下渣量少(渣量小)； • 转炉终点控制精度高。

  38. 渣量低，下渣量少。

  39. 炉渣碱度高，流动性差，下渣量少。 Y. Kurose, et al., 1989 Steelmaking Conference Proceedings, p277

  40. 转炉出钢下渣量少 森田幸代，材料とプロセス，15（2002），p141

  41. 转炉终点控制精度显著提高

  42. 终点钢水、炉渣的氧化性低 Y. Kurose, et al., 1989 Steelmaking Conference Proceedings, p277

  43. 钢洁净度提高 Y. Kurose, et al., 1989 Steelmaking Conference Proceedings, p277

  44. 冷轧钢板表面缺陷减少 Y. Kurose, et al., 1989 Steelmaking Conference Proceedings, p277

  45. “三脱”用于生产低磷、超低磷钢 工艺流程 成品磷含量 井上茂，大量生產規模における不純物元素の精炼限界，ISIJ，1997，p151

  46. 脱磷转炉终点[P]含量 Toshiyuki Ueki, et al., 9th China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel Making, 2004, Chiba

  47. 宝钢采用BRP工艺生产超低磷钢 蒋晓放，转炉脱磷少渣炼钢工艺技术发展与现状

  48. 宝钢采用BRP工艺生产超低磷钢 蒋晓放，转炉脱磷少渣炼钢工艺技术发展与现状

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