1 铁水预处理概述

1铁水预处理概述

1.1铁水预处理概念

1.2铁水预处理的化学冶金学意义

1.3铁水预处理的优越性

1.4发展铁水预处理(脱硫)的必要性与紧迫性

1.1铁水预处理概念

指高炉铁水在进入炼钢炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程。包括预脱硫、预脱硅和预脱磷，简称铁水“三脱”。

是指铁水在进入炼钢炉前的脱硫处理过程，又称为

外脱硫。它是铁水预处理中最先发展成熟的工艺。

对于优化钢铁冶金工艺、提高钢的质量、发展优质钢种、提高钢铁冶金企业的综合效益起着重要作用。已发展成为钢铁冶炼中不可缺少的工序。

目前工艺技术结构调整、增铁节焦、扩大纯净钢冶炼品种、改善钢材质量、提高钢铁产品竞争力和附加值的最有效途径。

1.2铁水预处理的化学冶金学意义

?：

创造最佳的冶金反应环境!

?：

◆高炉?→分离脉石、还原铁矿石

◆铁水预处理?→脱硅、脱磷、脱硫

◆转炉?→脱碳、升温

◆钢水炉外精炼?→去夹杂、合金化

1.3铁水预处理的优越性

(1)：

如：

轴承钢：[S]≈0.002%

船板钢、油井管钢：[S]、[P]＜0.005%

管线钢、Z向钢、I F钢：[S]≤0.002%～0.004%

降低钢中硫含量的效益

1.3铁水预处理的优越性

(2)放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；

(3)采用低硫铁水冶炼，可巨大的经济

(4)炉外脱硫可保持象高炉内良好的热力学条件，但还可，大大

动力学条件，以较少的费用获得很高的脱硫效率；

(5)高炉在某些特殊炉况下要造酸性渣，如排碱或炉况不顺，铁水含S高，要

脱硫。

含硫量对高炉炼铁和转炉炼钢的影响

?：

：

减轻脱硫负担，稳定、顺行、降低焦比

转炉：解放生产率，冶炼优质钢和合金钢

(高附加值钢种、低硫或极低硫钢)

预脱硫是目前实现全连铸、近终形连铸连轧和热装热送新工艺的最经

济、最可靠的技术保障。

：提高铁、钢、材系统的综合经济效益，提高市场竞争能力。

1.4发展铁水预处理(脱硫&脱磷)的必要性与紧迫性?是脱硫脱磷反应化学冶金学合理性的必要

高炉：动力学条件差，脱硫要付出代价

高炉脱硫：高炉温、焦比高、产量低

转炉：热力学条件不好，几乎无脱硫能力，回磷

炉外：可创造良好的热力学和动力学条件

?是钢材市场竞争力紧迫性的必要

?是企业工艺结构调整、产品发展需求的必要

实现全连铸、近终形连铸、热装热送、连铸连轧

2铁水预处理发展的技术经济背景与现状

2.1国外铁水预处理脱硫技术的发展背景与现状

2.2国内铁水预脱硫发展的现状分析

2.3国内外铁水“三脱”的发展现状

2.4铁水预处理的发展趋势

2.1国外铁水预处理脱硫技术的发展背景与现状

?历史背景

–60年代，氧气转炉炼钢的崛起

–工业的发展给钢铁材料质量提出了更高要求

?要求钢材：强度高、低温韧性好

冷成型和焊接性能好

抗腐蚀和高温性能好

?为满足用户需求：

降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好！

?发展历史与现状

–30年代开始，60年代蓬勃发展

–历史上，主要有六类十六种：

(1)摇动法：瑞典卧式回转炉法、单向偏心铁水罐摇动法

日本神户尼崎铁厂可逆旋转式D M摇包法

(2)机械搅拌法：

德国D O(D a m a g e O s t b e r g)法(T型管状搅拌器)、

R S(R h e i n s t a h l)法(倒T型搅拌器(表面搅拌))、

赫歇法(搅拌浆搅拌同时,由转轴中心孔向铁水喷入丙烷气)日本新日铁K R(K a m b a r a R e a c t o r)法(十字搅拌浆(深搅拌))

千叶N P法(门型搅拌器,从两叉端部喷出氮气)

?发展历史与现状

(3)吹气搅拌法：新日铁P D S(底喷)法和C L D S(顶喷)法

神户气泡泵环流搅拌(G M R)法(圆筒底部内侧吹气)

(4)钟罩压入法：美国J a n e s L a u g h l i n公司的镁焦法

(5)喷吹法：德国T h y s s e n的A T H(鱼雷罐斜插喷枪)法

新日铁的T D S(鱼雷罐顶喷)法，铁水罐喷吹法

(6)炉前铁水沟连续脱硫法

各种铁水预处理脱硫方法一

各种铁水预处理脱硫方法二

?现实情况：

世界各国都致力于降低钢中硫含量

?80年代初期，欧洲钢材市场：

大批量产品含硫量[S]≤0.02%；

小批量产品[S]≤0.01%；

极少的优质钢[S]≤0.005%。

?90年代中期：

约70%的产品[S]≤0.015%；

约50%的产品[S]≤0.01%；

约28%的产品[S]≤0.005%；

约10%的产品[S]≈0.002%。

?我国情形

差距太大：生铁一类品质量标准：[S]≤0.03%

结果：高炉脱硫，操作保守 焦比高、产量低

转炉脱硫困难：工序能耗高、生产率低

?国外预脱硫工艺发展趋势

–铁水罐、鱼雷罐喷吹法(C a O、C a C2、M g系)

–铁水罐K R搅拌法(C a O系)

–镁系脱硫法(主要为喷吹法)

?我国必须抓住机遇，迎头赶上

2.2国内铁水预脱硫发展的现状分析

?历史发展

–79年，武钢引进日本新日铁K R法

–80年代研究、试验和生产，目前投产200余台套

武钢、宣钢、攀钢、包钢、天铁、鞍钢、宝钢、酒钢、重钢、太钢、本钢、

莱钢、首钢、济钢等

–90年代，受两次钢材价格暴涨冲击，有起伏

–20世纪末，开始行业结构调整，大力开发高附加值产品，目前到了发展的黄金时期。

?预脱硫工艺：喷吹法为主，近期K R搅拌法也有发展

–攀钢、鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、宣钢、重钢、太钢、本钢、首钢等

?脱硫剂：四大系列以及复合脱硫剂

–苏打(N a2C O3)系：炉前铁水沟铺撒法，宣钢、包钢做过喷吹工艺试验。

–电石(C a C2)系：，攀钢、宝钢、武钢用过。

–石灰(C a O)系：，鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、宣钢、重钢、太钢等。

–金属M g系复合脱硫剂：90年代起步，喷吹法。如鞍钢、宝钢、本钢、包钢、太钢等。

2.3国内外铁水“三脱”的发展现状

?日本：

七十年代开发铁水三脱，八十年代普遍应用。

?欧洲：

以脱硫为主，在意、法、俄已有工业试验。

?北美：

以脱硫为主。因铁水磷低不赞成炉外脱磷。

?我国：

脱硫有较大发展。

三脱已投产并改造(太钢、宝钢)。

2.4铁水预处理的发展趋势

?预脱硫?预脱硅?预脱磷(同时脱磷脱硫)

?未来以喷吹法为主，近期搅拌法脱硫也有发展

?脱硫剂受原料经济和钢材产品要求而波动

–发展方向：高效、廉价、易得的复合脱硫剂

–C a O系、C a C2系、M g系“并驾齐驱”

?铁水预脱硫处理愈来愈普遍，各种级别钢种都可处理，特别是优质钢或特殊钢种。?铁水预处理(脱硫)是提高钢材质量的最经济手段! 3铁水预处理脱硫

3.1四种主要脱硫剂及其脱硫原理、反应

3.2脱硫剂工艺要求及优缺点对比

3.3铁水预脱硫处理方法

3.4铁水预脱硫经济分析

3.1四种主要脱硫剂及其脱硫原理、反应

3.1.1苏打(N a2C O3)系：

(+氧化剂，同时脱磷脱硫)

N a2C O3(l)====N a2O(l)+C O2

N a2O(l)+[S]+[C]====(N a2S)+C O

价格贵，挥发损失严重，环境污染大，侵蚀包衬

?

3.1.2石灰(C a O)系：

(+C a C O3+C a F2+C，+C a C2，+A l)

C a O(S)+[S]+[C]====(C a S)+C O

当[S i]＞0.05%时，

C a O(S)+[S]+1/2[S i]===(C a S)+1/2(S i O2)

价廉易得，高温、细磨、活性高脱硫效果较好

?石灰易吸水，脱硫渣夹带铁，不能进行深度脱硫！

石灰系配方脱硫(工业规模)

3.1.3碳化钙(C a C2，电石)系：

C a C2(+C a O+C a C O3+C a F2)、C a D(C a C2+C a C O3)

C a C2(S)+[S]====(C a S)+2[C]

相对较便宜，高温、细磨、深喷，脱硫效率较高

?脱硫效率受温度和粒度影响较大，安全性不高！

3.1.4镁(M g)系：

–种类：

①镁焦(M a g-c o k e)；

②镁合金(M g-F e-S i)；

③覆膜镁粒：其惰性保护膜占重量的3%～10%；

④含M g30%～80%，余为惰性物质。

–镁的脱硫机理：镁和[S]有很强亲合力，

[M g]+[S]===M g S(固)

M g(气)+[S]===M g S(固)

–镁脱硫的热力学：

受铁水温度和镁的蒸气压影响

L o g[M g]s a t=7000/T+L o g P M g-5.1 低温和高压相对有利！

工业条件下测定的镁脱硫反应浓度积K(=[%M g]?[%S])温度，℃1250130013301400

K，?10--551.96.08.010～13

–镁脱硫的动力学：

四步，受镁蒸汽的溶解速度影响。

措施：①铁水温度低些有利

②加入惰性物质减缓镁的气化速度

③喷枪插入铁水液面以下2～3m处

–镁的脱硫效率和消耗量：

[S]为0.06%脱到0.01%，脱硫效率达63%；

当[S]降至0.005%时，每吨铁水耗镁300～500g。

–镁脱硫剂的优缺点：

?镁和硫的亲和力极高，对低温铁水，镁脱硫最好

?用量少，对高炉渣不敏感；铁损少，无环境问题

?脱硫处理用的设备投资低。?

关键要保证插枪深度，精心控制，提高镁的收得率

–：

用中国国产的便宜镁制造镁脱硫剂进行铁水炉外深度脱硫，来生产我国至今还需大量进口的优质钢材，是历史的机遇。

3.2脱硫剂工艺要求及优缺点对比

?石灰(C a O)系脱硫剂要求：

活性高，粒度细，较高的铁水温度，便宜，能达到较高的脱硫效率。

?电石(C a C2)系脱硫剂要求：

粒度细，深喷，较高的铁水温度。但安全要有保障，价格比石灰贵些。

?镁(M g)系脱硫剂要求：

深喷，控制精度高，相对低的铁水温度。但安全性和运输要求高，价格昂贵。脱硫能力比较???温度的影响

3.3铁水预脱硫处理方法

?：

–

新日铁K R(K a m b a r a R e a c t o r)法、千叶N P法

德国D O(D e m a g-O s t b e r g)法、R S(R h e i n s t a h l)法

–吹气搅拌法：新日铁P D S法(底喷)、C L D S法(顶喷)

?

新日铁N S C T D S法(顶喷)

?

?

武钢二炼钢K R搅拌脱硫装置

宝钢一炼钢鱼雷罐T D S脱硫、T D P三脱处理工艺

宝钢一炼钢铁水罐深脱硫处理工艺流程

K R铁水脱硫

采用C a O-C a F2系脱硫剂；

脱硫剂作用时间长；

大约12m i n脱硫反应可基本达到平衡；

脱硫处理时间较喷粉工艺缩短5m i n；

脱硫效率提高20%～35%左右。

3.4铁水预脱硫经济分析

3.4.1各种预脱硫方法的脱硫效果比较

3.4.2国内外铁水预脱硫实例分析

3.4.3铁水预脱硫能耗、成本和经济效益

3.4.1各种预脱硫方法的脱硫效果比较

各种喷吹脱硫工艺脱硫效果的比较

脱硫剂种类脱硫剂组成单耗，k g/t脱硫率，%

[S]m i n，%脱硫温降，℃成本指数脱硫特征

?石灰系C a O+C a C O3+C a F2+N a2C O36～1060～80

～0.01030～401.00常规脱硫，成本低

?苏打系N a2C O35～7＞90

＜0.00320～40估2.00挥发，侵蚀，污染

?电石系C a C2+C a O+C a C O34～6～90

＜0.00510～202.13深脱，高温，细磨

?金属镁系M g+C a C2+C a O1～3＞90

＜0.0035～152.98深脱，深喷，低温

3.4.2国内外铁水预脱硫实例分析

?的对比操作试验结果表明：铁水预脱硫能给高炉减轻负担，减少渣量、降低焦比和提高生产率。

–炉渣碱度为1.25时，生铁含硫平均为0.021%，不需炉外脱硫处理；

–而炉渣碱度为1.06时，生铁含硫为0.043%，全部生铁进行炉外脱硫处理。

–但高炉焦比降低了36k g/t铁、生产率提高13%、生产成本下降约0.6美元/t铁。?的生产资料统计结果表明：高炉渣碱度降低0.2，

高炉焦比降低20k g/t铁，生产率提高约6%，同时还有利于高炉排碱、操作平稳和故障较少，但是铁水含硫量升高了0.025%，然后全部铁水都进行炉外喷吹脱硫处理，将铁水含硫量降至0.02%供炼钢使用。

?的研究还表明：在铁水含硅量为0.6%和钢中含硫量为0.018%的条件下，铁水含硫量从0.025%降低到0.017%，可以使转炉渣碱度从4降到3，石灰加入量减少20k g/t钢，渣量减少25k g/t钢，铁的收得率约提高0.6%。

?2座300m3高炉，从1986年起实施石灰系脱硫剂炉外脱硫和低碱度渣(C a O/S i O2=0.95～1.0)操作，较好地解决了高炉排碱问题，炉况顺行改善，高炉产量提高5%～7%，焦比降低约20k g/t铁，生铁一级品率由原来的20%提高到70%以上，仅由降低含硫量生铁级别升级即可获得效益8～10元/t铁。

3.4.3铁水预脱硫能耗、成本和经济效益

(1)加拿大多米尼翁钢铁公司的不同碱度对比操作试验：

炉外脱硫能给高炉减轻负担，减少渣量、降低焦比和提高生产率：R=1.25，[S]=0.021%，不需炉外脱硫处理；

R=1.06，[S]=0.043%，全部生铁进行脱硫处理

但焦比↓36k g/t、生产率↑13%、生产成本↓约0.6美元/t铁

(2)近年来，高炉??转炉系统使用铁水预脱硫工艺的经济分析

项目常规作业用铁水预脱硫效益

高炉炉渣碱度1.171.00

铁水含硫量(%)0.030.07

生铁成本$/t135.36130.92－4.44

预脱硫成本$/t──3.65+3.65

([S]从0.07%→0.015%)

炼钢成本$/t180.22176.81－3.41

(转炉用含硫0.03%→0.015%铁水炼钢)

经济效益4.44+3.41/0.855-3.65=4.78$/t铁

4脱磷同时脱硫处理方法

?铁水罐和鱼雷罐喷吹法

?专用转炉脱磷法

磷效率高(可喷粉、顶吹、复吹或底吹搅拌)、铁水温降少、可顶加粒状或块状脱磷剂、能控制脱磷渣起泡、并可返回利用转炉渣作脱磷剂和加锰矿熔融还原，对于处理我国的中、高磷铁水具有良好的应用前景。

喷吹法预处理??铁水罐和鱼雷罐喷吹法铁水罐喷吹法鱼雷罐喷吹法

铁水罐和鱼雷罐喷吹法

处理温度对脱磷脱硫的影响

温度下降，脱磷脱硫能力增加，考虑动力学即反应速度的影响，脱磷处理温度以1350℃为宜。

铁水三脱预处理工业生产结果

5铁水预处理设备及操作

5.1国内铁水预处理(脱硫)设备

5.2铁水预处理工艺操作

5.1国内铁水预处理(脱硫)设备

?预处理剂压送设备：运粉槽车、石灰粉、电石粉贮粉仓

?袋式过滤器(布袋除尘器)

?贮粉仓卸料阀：电磁阀o r气动阀

?喷粉罐●喷粉罐给料阀：电磁阀o r气动阀、变径阀

?喷枪及升降装置：喷枪升降、卷扬、横移台车

?喷枪制作间设备：混料器、台车、模子、烘烤炉

?防溅盖及升降装置●除尘设备及管道

?测温、取样装置●扒渣机及吹渣机：液压、气动

?电子称或料位计●管道、阀门、仪表等

?计算机或自动控制设备

太钢(住友)预混喷吹方式(P r e-m i x e d)

宝钢、太钢(川崎)在线配料喷吹方式(C o-i n j e c t i o n)太钢“三脱”预处理喷粉罐(住友)

1—罐顶压力表；2—进料钟阀；

3—快排气阀；4—压差调节阀；

5—慢排气阀；6—罐顶进气阀；

7—罐体；8—流态化气阀；

9—流化床；10—出料阀；

11—助吹阀；12—助吹流量调节阀；

13—助吹压力表；14—平衡气阀。

莱钢铁水脱硫预处理设备

5.2铁水预处理工艺操作

?宝钢320吨鱼雷车顶喷脱硫操作：脱硫车间位于高炉和转炉车间之间，共有两条脱硫线，可同时脱硫，互不干扰。其中一条线已改为三脱处理(后又改为深脱硫)。日处理能力为

1.2万吨。鱼雷车装铁水量为290吨左右。氮气流量430～480M3/h，其中配入C a C2比例

越大流量越小。加压压力2.8～3.2?105P a、喷吹压力2.0～2.3?105P a。喷吹速度C a O为50～60k g/m i n、C a C240～45k g/m i n。喷枪插入深度1.2～1.4m。喷吹时间因处理后的含硫量要求不同和喷粉量不同而不同，时间变化在5～30m i n，平均21.63m i n。脱硫剂单耗≤5k g/t(其中C a C2控制在2.0k g/t以下)。平均ηS为73.1%，处理后硫含量可达

0.001%～0.002%。喷吹温降20℃左右。

?太钢二炼钢铁水三脱处理站：设在铸锭跨的延长部位，延长部有三层钢结构粉罐系统。

铁水处理在55吨专用包内进行。根据三脱(脱硅、脱磷、脱硫)的需要，顶部有三个贮粉罐，分别装三种粉剂。下部共用一喷吹罐。脱硫处理工艺流程是：高炉铁水罐→兑入55吨专用包→扒渣、测温、取样→喷入脱硫剂→扒渣、测温、取样→兑入转炉。粉剂由粉罐车运来，由气力输送至相应的贮粉罐，再由处理的需要加入喷吹罐。喷吹前加压等待喷吹，喷吹完后，若粉剂已吹完，或不足一次喷吹用料或需吹不同粉料，则需放气压再装料。其脱硫能力为2万吨/月。氮气流量1.0～1.2N m3/m i n，预加压力2.9?105P a，差压(指罐压与助吹管气路间压差)0.15～0.2?105P a。喷吹速度60～65k g/m i n。喷枪插入深度1.34m。脱硫剂配比为95%石灰+5%萤石。平均单耗8.65k g/t，平均ηS为78.75%，处理后硫含量0.007%。喷吹温降20℃左右。(此套设备已于2002年改造)

各种镁基脱硫剂的比较

发展概况

纯镁粒喷吹技术工艺

引言:由于金属镁与硫具有极强的亲和力,因此,镁可将铁水中的硫通过化学反应降至极低,同时脱硫成本也进一步降低,在所有镁系脱硫技术中,乌克兰单吹颗粒镁脱硫技术是最为突出的一例,该工艺的特点:–脱硫率高,可将铁水中的硫含量脱除至极低水平,如0.002%以下;

–脱硫能力强,对原料(铁水硫含量)具有很强的适应性;

–脱硫剂单耗低,处理时间短;

–铁损和温降低,产生的渣量少,综合成本低;

–对环境污染小;

–易于进行过程控制.

?莱钢炼钢厂现三区均采用纯镁粒喷吹脱硫。新区、新二区均采用乌克兰技术,由北京钢铁研究院设计,老区2005年采用的是石灰基喷吹脱硫工艺,于2005年11月将原喷吹罐全部改造为纯镁粒喷吹。

?纯镁粒脱硫工艺设备特点

?设备简单紧凑:

?主要设备有:装料罐、喷吹罐、喷枪架、喷枪、测温取样装置自动化控制设备、集尘罩除尘设施、该工艺整体设备简单,设备数量较少,同时建成后相应的设备运行维护量小,有利于设备正常运行维护。

?2.2过程控制简单:

?在单吹颗粒镁脱硫技术中,因脱硫剂只有一种,所以操作过程控制较为简单、脱硫采用计算机自动控制即:处理前由操作工输入铁水初始硫、目标硫、铁水重量和铁水温度等参数,计算机自动计算本包铁水所需耗镁量,并下枪开始喷吹、喷吹到目标需耗镁量时,自动提枪,脱硫结束。

?因老区设备由原设备改造而成,未实现全部自动化控制,需人工根据铁水初始硫含量确定加料量.

?2.3喷吹气源：

?采用N2作为喷吹及运输载体，脱硫储气罐10立方米，总罐压力为0.4M p a，工作压力0.2M p a。

纯镁粒喷吹技术工艺

莱钢纯镁粒喷吹脱硫工艺

6铁水深度预处理与纯净钢冶炼

6.1铁水预处理对纯净钢生产的意义

6.2基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺

6.3铁水深度预处理技术

6.4铁水预处理与纯净钢生产实践

6.1铁水预处理对纯净钢生产的意义

铁水三脱预处理已成为生产优质低磷、低硫钢必不可少的经济工序。其基本目标是必须将入转炉的铁水[P]、[S]含量脱至成品钢种水平，达到转炉冶炼后获得低磷、低硫钢水，进而炉外精炼后获得超纯(洁)净度的钢种，即目前我国所说的超附加值钢种。只有这样才能发挥铁水三脱的作用和效益，也就是说，铁水预脱磷、预脱硫的深度必须与冶炼的钢种挂钩。根据国内外经验，铁水全处理的主要意义在于：

?铁水含磷、硫可降到低或超低含量水平。有利于转炉冶炼优质钢和合金钢，有利于钢铁产品结构升级换代，生产具有高附加值的优质钢材。

?能保证炼钢吃精料，提高转炉生产率、降低成本、节约能耗。转炉脱磷、脱硫任务减轻，渣量大大降低，造渣料急剧减少，渣中T F e降低，铁损减少，锰回收率急剧增加，锰铁消耗降低，转炉吹炼时间缩短，炉龄延长。

6.1铁水预处理对纯净钢生产的意义

?增加极低碳钢的清洁度。这对冷轧的深冲钢是很重要的，它减少了钢中夹杂物。原因在于转炉吹炼渣量减少、吹炼终点渣中T F e降低，减少了进入钢包的渣量。渣碱度可增加至7～8，M g O～10%，渣中T F e≤15%，终点[C]可达0.03%。由于渣碱度高，进入钢包中渣量可降至3k g/t。进入钢包后渣中T F e可降至5%。钢中T[O]可由51?10-6降至23?10-6，钢包中气泡减少80%。此外，由于吹炼时间缩短、造渣料急剧减少，钢中[N]、[H]含量也相应降低。

?有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的“提碳出钢技术”。未经预处理的铁水冶炼是很难实现这一技术的。采用三脱预处理后，由于铁水[P]、[S]含量已降至成品钢水平，脱磷已不是转炉冶炼的主要任务，仅需脱碳控温。渣量减少，脱磷负荷轻无需控制渣中高的T F e含量，有利于高拉碳出钢，无需后期增碳。吹炼终点和温度与目标碳呈线性关系，到预定含碳量时，大大降低了终点温度和渣中铁损。

?有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益。硫是决定连铸坯质量的关键因素，铁水预脱硫是目前实现全连铸、近终形连铸连轧和热装热送新工艺的最经济的、最可靠的技术保障。

典型钢种的纯净度要求

6.2基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺

八十年代初期，为满足特殊钢种的高纯度需要，日本发展了基于铁水预处理和钢水炉外处理的复合精炼工艺。除了降耗和节能外，主要强调不同条件下的合理工艺匹配，通过铁水预脱硅而使铁水成分最佳化，通过引入底吹和复吹工艺而使转炉吹炼合理化。对于冶炼纯净钢种，则采用铁水预脱磷(同时脱硫)或分期脱磷、脱硫+钢水炉外喷粉和其它精炼工艺如R H、D H、A O D等。

八十年代日本铁水预处理与炼钢精炼工艺

注：◎?主要；○?次要。

基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺

?基于铁水深度预脱硫的纯净钢冶炼工艺：

(北美、欧洲、宝钢一炼钢、武钢三炼钢)

铁水深度预脱硫?转炉强化脱磷?钢水喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼

?基于铁水“三脱”预处理的纯净钢冶炼工艺：

日本(N S C、S u m i t o m o、K o b e、K a w a s a k i、N K K)、宝钢二炼钢、太钢铁水三脱(S i、P、S)处理?复吹转炉少渣吹炼?钢水喷粉脱硫、升温、真空精炼

–生产效率高、石灰等原辅料消耗少、过程温降小、生产周期短、成本低等优点，经济效益显著高于前者，适宜于我国转炉钢厂采用。

6.2.1基于铁水深度预脱硫的纯净钢冶炼工艺

?欧美“单脱硫+纯净钢”生产流程：

–常规流程：

?常规轻脱硫([S]＜0.02%)?复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)?钢水精炼(脱氧、去气体、去夹杂)?普通钢水

–纯净钢流程：

◆?深度脱硫([S]≤0.005%)?复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)?钢水

精炼(脱氧、喷粉或真空喷粉脱硫、去气体、去夹杂)?低硫钢水([S]≤0.005%)

◆?深度脱硫([S]≤0.002%～0.003%)?复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)

?钢水精炼(脱氧、喷粉或真空喷粉脱硫、去气体、去夹杂)?([S]≤0.002%)

?我国宝钢一炼钢、武钢纯净钢冶炼工艺流程：

–宝钢一炼钢纯净钢冶炼工艺流程：

宝钢一炼钢采用铁水深度脱硫+复吹转炉双渣脱磷+R H真空喷粉的工艺生产纯净钢种。两套铁水预脱硫装置，一套为320吨鱼雷罐T D S法在线配料喷吹C a C2或C a O系脱硫剂，另一套320吨铁水罐顶喷法在线配料喷吹M g：C a C2，均能将铁水[S]从0.018%～0.025%深脱至0.001%～0.003%。钢水经R H真空脱碳和脱硫、C a处理和保护浇铸等可生产[S]≤20?10-6、[N]≤25?10-6、[H]≤2?10-6、T[O]≤30?10-6、[C]≤30?10-6的纯净钢种(超低碳I F钢和管线钢等)。

–武钢纯净钢冶炼工艺流程：

武钢三炼钢建成全脱硫处理站，采用320鱼雷罐喷吹C a C2系或C a O系脱硫剂，能将铁水[S]从～0.020%深脱至0.003%～0.005%。该厂80%铁水经常规脱硫(脱后[S]≤0.020%)冶炼普通钢和一般优质钢(脱后[S]≤

0.010%)，20%铁水经深度脱硫(脱后[S]≤0.005%)冶炼高质量品种钢。转炉钢水经强脱氧挡渣出钢、钢包

渣改质、吹A r及C a处理、R H真空脱碳、全流程深脱硫、保护浇铸等可生产[S]≤20?10-6、[N]=12～35?10-6、T[O]=16～35?10-6、[C]=15～35?10-6的纯净钢种(I F钢、管线钢等)。

6.2.2基于铁水“三脱”预处理的纯净钢冶炼工艺

?日本“三脱+纯净钢或超纯净钢”生产流程：

?铁水三脱预处理?复吹转炉少渣吹炼?真空除渣?钢水炉外精炼?连铸

?依据成品钢不同[P]含量决定铁水脱磷深度，复吹转炉采用少渣吹炼、加锰矿熔融还原并尽可能低温出钢促进炉内脱磷，炉外钢水升温、调合金成分、喷粉脱硫、R H真空脱气。采用三脱铁水炼钢，由于吹炼时间缩短、造渣剂和渣量急剧减少、加锰矿熔融还原又使得锰合金用量大大降低，因而钢中[N]、[H]含量也相应减少。

6.3铁水深度预处理技术

?深度预脱硫技术：

?同时脱磷脱硫技术：

?深度脱磷、脱硫技术：

(1)后吹N2搅拌工艺：

(2)紧缩顶吹O2工艺：

(3)分期处理工艺：

?深度脱磷、脱硫技术

①脱磷剂处理能力强，既要有强的脱磷能力，又要有较强的脱硫能力。可考虑在

石灰系脱磷剂中配入一定量的苏打；

②保持高的脱磷率和同时脱硫率，必须有适宜的供氧制度(顶吹部分气体O2)和合

适的喷吹参数。供氧过甚、喷吹速度过快将导致脱碳多、喷溅大、反应效率低，不利于脱硫；供氧太低则使铁水温降大又达不到深度脱磷效果；

③高的同时脱硫率要求终渣中F e O含量尽可能低。这一方面要求有适宜的供氧强

度，另一方面可通过后期停吹O2补吹N2搅拌或进行分期处理来达到。

?深度脱磷、脱硫技术

(1)后吹N2搅拌工艺：

即在脱磷处理终点，提升顶吹O2枪但不提升喷粉枪，后利用喷粉枪空吹N2搅拌约5分钟，以期继续降低渣中F e O、提高同时脱硫率。这样，多耗时约5分钟。(2)紧缩顶吹O2工艺：

即在脱磷处理前期采取大顶吹O2量，后期(约5分钟)采用低顶吹O2量或停吹O2，但维持总吹O2量不变。处理终点同时提喷粉枪和吹O2枪。这样，总耗时间不变。

后期采用低顶吹O2量或停吹O2的目的主要是降低渣中T F e、提高脱磷剂利用率、增加同时脱硫率。

(3)分期处理工艺：

即在脱磷处理终点，同时提吹O2枪和喷粉枪，之后不扒渣，再继续喷吹5分钟的脱硫剂约5k g/t。

6.4铁水预处理与纯净钢生产实践

?欧美“单脱硫+纯净钢”生产流程：

–高炉铁水→常规(轻)脱硫([S]＜0.02%)→复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)→钢水精炼(脱氧、去气体、去夹杂)→普通钢水，此即常规流程(生产普通钢种)。

–高炉铁水→深度脱硫([S]≤0.005%)→复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)→钢水精炼(脱硫、去气体、去夹杂)→低硫钢水([S]≤0.005%)，此即纯净钢流程。其中生产超低硫钢([S]≤

0.002%)，铁水则要深脱硫至[S]≤0.002%～0.003%。

?日本“三脱+纯净钢或超纯净钢”生产流程：

–(超)纯净钢流程：

铁水三脱预处理?复吹转炉?真空除渣?钢水炉外精炼?连铸–主要特点：

?依据成品钢不同[P]含量决定铁水脱磷深度

?复吹转炉采用少渣吹炼、加锰矿熔融还原并尽可能低温出钢促进炉内脱

磷

?炉外钢水升温、调合金成分、喷粉脱硫、R H真空脱气

8结语

7.1铁水预处理脱硫

?适度脱硫：

补救措施，将硫脱至＜0.03%～0.05%

在炉前铁水沟中用简单设施进行处理。

?常规脱硫：

一般铁水炼钢之用，将硫脱至＜0.02%

在铁水罐或鱼雷罐喷入石灰系或碳化钙系脱硫剂进行处理。

?深度脱硫：

转炉冶炼优质钢或合金钢种(纯净钢)，将硫脱至“双零”水平。在大型铁水罐喷入镁系脱硫剂，或在中小型铁水罐采用K R法用石灰系或碳化钙系脱硫剂进行深度处理。

7.2铁水深度预处理+纯净钢生产

?铁水罐喷吹镁系脱硫剂或K R法用石灰系或碳化钙系脱硫剂深度脱硫处理+(复吹)转炉脱

磷、脱碳+钢水炉外喷粉脱磷、脱硫。

?铁水深度“三脱”处理(铁水罐、鱼雷罐或专用转炉)+(复吹)转炉少渣吹炼+钢水炉外喷粉脱

硫。

?铁水深度“三脱”处理：铁水罐或专用转炉分期脱磷(石灰系脱磷剂)、脱硫(镁系或电石系或苏

打系脱硫剂)。