常用铁水预处理技术.doc
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1、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?减少转炉炼钢渣量、改善操作
2、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
3、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0005(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
4、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?碳化钙脱硫反映为:CaC2(S)+S=CaS(S)+2C石灰粉的脱硫反映为:CaO(s)SCCaS(s)CO(g)苏打粉的脱硫反映为Na2CO3+S+2C=Na2S(g)+3CO镁脱硫反映为MgSMgS(s)MgMgMgSMgS(s)7、铁水脱硅的基本原理是什么?固体氧化剂(Fe2o3)脱硅反映3Si+2Fe2o3(s)4Fe+3SiO2氧气或空气的脱硅反映
5、Si+O2SiO2(s)渣相中(Feo)的脱硅反映Si+2(Feo)2Fe+SiO2(s)8、铁水脱硫有哪些方法,常用的铁水脱硫剂有哪些?投入法(苏打粉)铁水容器转动搅拌法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
6、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
7、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
8、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SPSi解决前0.02-0.070.08-0.200.30-1.25解决后0.005100,电炉还原期炉渣脱硫Ls=3050,转炉炉渣脱硫Ls=516。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
9、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
10、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: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(mind)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
11、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2CaOSiO2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510的铝粉,则在脱硫时,在石灰颗粒表面生成钙铝酸盐(3CaOA1203)和(12CaO7A1203,)而阻止了不溶解硫的2CaOSiO2包壳的形成。由于钙铝酸
12、盐稳定性比钙硅酸盐大,其熔点又低得多(3CaOA1203)熔点为1535,12CaO7A1203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19kgt之多,而脱硫率仅为3,这也说明CaF2自身没有脱硫
13、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2CaOSiO2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2CaOSi02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)=Ca
14、O(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CaC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。添加碳的作用。用掺人了CaCO的CaC2脱硫剂脱硫时,CaCO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
15、使反映界面保持还原性气氛,防止CaC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
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