KR法铁水预脱硅工艺研究

铁水脱硅可减少转炉辅料消耗，是稳定转炉操作、实现少渣冶炼的一项重要工作。本文通过研究烧结矿、球团矿、窑渣等不同脱硅剂的脱硅效果，重点分析铁水温度、初始硅含量、及脱硅渣碱度对脱硅效果的影响，试验结果表明，同样的铁水条件，烧结矿的脱硅效果最佳，脱硅氧利用率超过60%,脱硅率超50%。铁水经过KR预脱硅可稳定转炉入炉铁水成分，同时回收了脱硅剂中的铁资源，并且通过扒渣减少入炉渣量，实现了少渣冶炼，给冶炼生产带来巨大的经济效益。     

120t转炉双联脱硅法脱硅造渣制度的研究分析

文章介绍了为应对欧冶炉高硅铁水,八钢120t转炉采用的双联脱硅的工艺方法。在第一座转炉内铁水[Si]含量从<1%提高到了5%,硅氧化过程中释放出大量热,由于废钢配比不足,脱硅工艺最大困难就是保持热平衡。通过研究脱硅炉次的渣料加入量、渣成分、渣碱度、渣矿相,推导出了最优的转炉双联脱硅造渣制度。     

低钛铁水生产实践

高炉生产过程中铁水[Ti]含量与[Si]含量存在良好的线性关系,生产对[Ti]含量有特殊要求的钢种时必须将铁水[Si]含量控制在0.3%以下.由于长期冶炼低硅生铁需要有良好的原燃料条件和较高的操作水平作为保障,一般高炉很难达到.实验证明,使用10～30kg/t轧钢铁鳞作为脱硅剂,采用投撒法在铁沟内进行脱硅的同时,脱[Ti]效率可以达到20%～50%.该方法在铁水[Si]原始含量大于0.4%时也能生产出特种钢要求的低[Ti]铁水.     

机械搅拌法铁水预脱硅的动力学研究

在实验室进行了模拟铁水预处理机械搅拌法脱硅的动力学试验,考察了铁水温度、搅拌方法、初始硅含量、脱硅渣碱度等因素对脱硅反应速率的影响.试验表明：铁水温度对脱硅速率影响较小;机械搅拌可显著提高脱硅速率;脱硅反应初期的限制环节是硅在铁水侧的传质,当渣中FeO含量降低到一定程度后,FeO在渣相侧的传质成为脱硅过程的限制环节,或与硅在铁水侧的传质共同控制速度;脱硅渣碱度在0.32 ～0.65变化对脱硅速率无显著影响.     

含铌铁水脱硅试验

为从含铌铁水中提铌,降低铁水中硅含量以获得高品质的铌渣,实现铌资源的综合利用。采用100 kW中频感应炉进行底吹氧气冶炼含铌铁水试验,研究含铌铁水在脱硅过程中硅、铌选择性氧化规律。结果表明:铁水温度在1 350℃,造渣剂碱度为1.5,反应结束后铁水中硅、铌的氧化分别为75.8%、21.4%;而温度在1 350℃,造渣剂碱度为4.6,反应后铁水中硅和铌的氧化率分别为:94.0%,5.9%,但高碱度炉渣抑制了锰元素的去除,造成铁水中锰含量较高,降低后续工艺中提铌所得铌渣的品位。在铁水温度为1 350℃,炉渣碱度w(CaO)/w(SiO2)为1.5时,脱硅的限度为0.15%。     

渣洗法铁水脱硅的工业试验

重庆钢铁股份公司开展了铁水渣洗脱硅的工艺试验,结果表明:采用渣洗法进行铁水脱硅,脱硅率可达52.69%;脱硅剂加入量、铁水原始硅含量及脱硅剂加入速度是铁水脱硅效果的主要因素。讨论了试验中铁水温降、脱硅渣泡沫化的问题。     

KR铁水脱硫剂逸散及搅拌器黏渣分析

 为进一步提高KR机械搅拌铁水脱硫效率,对KR机械搅拌铁水脱硫时脱硫剂加入过程中的逸散和搅拌器叶桨上方黏结渣块产生原因进行分析。结果表明,脱硫剂粒度和成分、加料方式、铁水带渣是引起加料逸散和搅拌器黏结渣块的主要原因。采取控制脱硫剂粒度小于0.1 mm的比例小于10%、控制加料时的搅拌速度不大于40 r/min、优化萤石粒度避免脱硫剂中局部CaF₂质量分数高、采取脱硫前扒除铁水带渣等方法,有效改善脱硫剂逸散和搅拌器黏渣,进而提高脱硫剂的利用率和铁水脱硫率。     

转炉铁水预处理脱磷的影响因素

 基于炉外铁水深度预脱硫+转炉铁水预脱磷的铁水预处理工艺是当今低磷或超低磷钢冶炼的重要工艺平台,其中转炉铁水预处理脱磷是关键的技术环节。以国内“双联转炉炼钢法”预脱磷炉实践为出发点,在实验室高温炉上通过顶加脱磷剂、浸入吹氧进行了铁水模拟转炉预脱磷影响因素的试验研究,比较了铁水温度、铁水初始硅质量分数w(Si)_i、脱磷渣碱度、供氧制度、搅拌强度、萤石加入量对脱磷效率的影响。结果表明,各因素对脱磷率影响的顺序为铁水温度＞w(Si)_i＞供氧制度＞脱磷渣碱度、搅拌强度＞萤石加入量;适宜的工艺参数为铁水温度为1 300 ℃,w(Si)_i 为0.10%～0.26%或低于0.30%,脱磷渣碱度为2.9～3.0,供氧制度中气氧与固氧各占50%或固氧稍偏多,维持较高的搅拌强度;转炉内铁水预脱磷处理可不加萤石。     

唐钢新区铁水KR高效脱硫的工业试验研究

通过在唐钢新区200 t铁水包中取样,研究了KR脱硫过程中铁水中[S]和脱硫渣中(S)含量的变化规律。结果表明,在KR 10 min的机械搅拌过程中,铁水硫从初始0.038%下降到0.002%,脱硫渣(S)从初始0.028%上升到3.28%。脱硫率从初始68%下降到33%。KR脱硫的限制性环节在后期的7～10 min,这是目前仍尚未明确的问题。为了提高KR处理过程末段脱硫效率,采用了阶跃式变化搅拌速度的工艺思路,并开展工业试验,在不增加搅拌时间的情况下,搅拌速度从90～110 r/min降低至45～90 r/min,脱硫剂用量从8～10 kg/t降至4.0～6.5 kg/t。阶跃控制搅拌速度的KR脱硫模式,在实际生产中具有较强的应用价值。     

含铌铁水预处理脱硅保铌的研究

 为防止铁水预处理脱硅过程中脱铌,通过中频感应电炉底吹氧气冶炼含铌铁水,研究了铁水预处理吹氧过程中不加渣和加入造渣剂吹炼过程中脱硅保铌的行为及铁水中各元素含量的变化规律。试验结果表明：在铁水温度1623K加入碱度为4的CaO-SiO2-CaF2的造渣剂、供氧强度为0. 5m3/(t·min)时吹氧冶炼,铁水中的硅含量降低到0. 012%(质量分数,下同)时,铌才开始氧化,脱硫率为83%,磷含量不变;在相同的温度和供氧强度,不加造渣剂吹炼时,铁水中的硅降低至0. 16%时,铌开始氧化,硫和磷含量不变;有渣吹炼脱硅保铌终点硅含量是无渣吹炼脱硅保铌终点硅含量的10%,显著脱硫。     

脱硅工艺参数对泡沫渣的影响

用X－光透视装置,观察分析了脱硅工艺参数对泡渣的影响,结果表明,铁水温度过高,过低都会助长泡沫渣,均匀加入适量脱硅剂对缓解泡沫渣是有益的。提高脱硅渣碱度有利于降低泡沫渣,也有利于脱硅。     

铁水喷吹脱硅及铁粉还原技术的开发及应用

利用混铁炉倒铁水的自然搅拌动能,将含铁粉剂喷入铁水中,脱除铁水中的部分Si。通过选择合理的系统参数,优化脱硅粉剂配比,调节下料速度在10kg/s以上,并开发了喷吹脱硅自动控制系统,下料量控制精度达到了1%,保证了脱硅反应的平稳进行,脱硅剂反应充分,脱硅量0.07%。     

150kg中频炉铁水喷粉脱硅工艺研究

在150kg 中频炉上以轧钢铁皮为脱硅剂(粒度为-80目),采用喷粉法进行了铁水脱硅试验。试验证明,供氧速度是决定脱硅过程的主导因素。当铁水初始温度为1400±30℃,供氧速度为0.60～1.00m~3/t 铁·min(即供粉速度为3.5～6.0kg/t 铁·min)时,可将铁水硅含量从0.6～0.8%降到0.2～0.15%,甚至更低。如将供氧速度控制在0.60m~3/t 铁·min 以下,可做到优先脱硅并同时“保锰”(脱锰量不大于50%)“保碳”(脱碳量不大于0.10%),温降可控制在～50℃。     

210 t转炉双渣法冶炼深冲钢DC04的脱磷工艺实践

通过热力学计算得出转炉双渣法前期脱磷最佳温度为1 320~1 355℃,前期渣碱度宜为1.3~1.6,并在210 t顶底复吹转炉进行4炉DC04钢工业试验。结果表明,通过留渣量60%~80%的留渣操作,吹炼3~4 min进行倒渣操作,加入生白云石10 kg/t,球团15kg/t,前期渣样组成为33%~39%CaO,20%~25%SiO₂(碱度1.3~1.6),后期二次造渣加石灰16 kg/t,球团15kg/t和轻烧白云石10 kg/t,后期渣样组成44%~47%CaO,≤15%SiO₂(碱度2.85~3.20),使双渣法出钢平均[P]为0.014%,双渣法[Mn]收得率≤30%,前期渣中TFe含量为8.0%~12.0%,对后期渣中TFe含量影响较小。     

铁水预处理时氧化脱磷和预脱硅间的热力学分析

从热力学角度分析了铁水预处理时预脱硅和脱磷之间的关系,经理论推导后得到了终点[P]含量和[Si]含量之间关系计算公式。计算发现,一定温度下氧化法脱磷时,终点硅含量越低,其终点磷含量也越低,并提出了铁水预处理脱磷的措施：首先脱硅要脱到较低含量;渣要有较高CaO含量来固定脱磷产物P2O5;脱磷结束后,要尽量扒除冶炼渣,防止温度升高时回磷。     

铁水包预处理脱钛理论分析与试验研究

为降低铁水的钛含量,采用烧结矿或铁精粉进行铁水包脱钛预处理.采用500 kg中频感应炉对铁水脱钛进行了试验研究,并对脱钛过程热力学进行了分析.结果表明,相同温度下,烧结矿脱钛表观平衡常数明显大于铁精粉脱钛表观平衡常数.脱钛过程前4 min平均脱钛速率最大,可达0.033 ％/min,16～20 min阶段平均脱钛速率为0.000 7％/min.20 min内,脱钛率可达57.19％～71.20％.脱钛剂中氧利用率的计算结果表明,终渣中剩余氧量占脱钛剂供氧量的4.8％～9.3％,脱钛氧利用率平均为12.28％,低于脱硅氧利用率(43.34％)和脱碳氧利用率(20.18％).另外,试验结果表明,炉渣碱度增大,脱钛率提高.因此,为降低铁水钛含量,应适当提高脱钛渣碱度.     

铁水脱硅过程机理的探讨

经脱硅实验与计算表明,脱硅反应的表观活化能不大（４３．９ｋＪ／ｍｏｌ Ｓｉ）,温度对脱硅反应影响。脱硅初期,脱硅受铁水侧传质所控制。ＥＰＭＡ显示了构硅元素在渣铁相本体与渣铁界面存在明显浓度差。所以,一次性投入过多脱硅剂不会增加脱硅速度。加强搅拌有利于提高脱硅效率。     

渣料中石灰活性度对铁水脱硫的影响

煅烧石灰石制备260,401,397,383 mL四种活性度的石灰。试验铁水脱硫渣成分为(/%):35.18~44.84CaO,13.80~23.46S1O_2,18.98 Al_2O_3,9.49MgO,1.89Fe_2O_3,11.00CaF_2,碱度为1.5~3.25,铁水成分为(/%):4.53C,0.16Si,0.107S,0.099P。试验渣-铁比为7:100~15:100于电磁感应炉中在1 330~1 390℃进行脱硫实验。用荧光仪检测坩埚铁水中硫含量,并用全自动压汞仪测量石灰的比表面积和孔径分布。实验采用单一变量的方法,研究了石灰活性度,渣料碱度,熔炼温度,渣铁比对铁水脱硫的影响。实验表明,活性为397 mL的石灰比表面积较大,孔分布均匀,脱硫效果最好。在1 390℃、碱度为2.25、渣铁比为15:100的条件下,活性度为397 mL的石灰,铁水脱硫率可达到97.2%。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。