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底吹技术及应用效果 钢材对硫含量的要求 除易切削钢外，硫是钢中有害杂质，影响钢材的加工性能和使用性能。具体要求是： 普通钢：连铸生产铸坯时，铸坯内部裂纹和表明质量均与硫含量有关，则要求硫含量0.02％。 结构钢：为实现均匀的机械性能，减少各向异性，则要求硫含量0.01％，称此为低硫钢。 极低硫钢：石油管和天然气输送管等，要求提高输油管抗H2S腐蚀能力，要控制钢中[S] ≤0.0005％。 超纯净钢：超纯净、高均匀度和细晶化是21世纪钢铁产品质量发展的主要技术方向，为了提高钢材的各种性能，延长服役寿命，提高强度，要求钢材的杂质含量：S+P+N+H+T.O≤0,006％。 铁水脱硫对炼钢的意义 （１）???? 可以稳定、高质量的生产各类高品质钢材和特殊钢。 （２）???? 减轻炼钢和精炼的冶金任务，提高生产率； （３）???? 降低石灰消耗、减少渣量，提高炉衬寿命； （４）???? 缩短冶炼时间，减少氧气消耗； （５）???? 提高金属收得率； （６）???? 降低钢的成本。 铁水脱硫对高炉冶炼的意义 （１）扩大高炉对原材料的适应范围； （２）由于对铁水硫含量的放宽，冶炼用石灰、焦炭消耗量减少； （３）高炉产量提高 蒂森统计：高炉R由1.25减至1.06，S由0.021%提高至0.043%，采用炉外脱硫，高炉焦比下降36kg/t，生产量提高13%。 喷吹法脱硫技术 喷吹法是通过一根喷枪插入铁水中，依靠载气将镁粒和石灰吹入铁水中，喷吹法脱硫历史比较长，在我国六、七十年代就有很多研究和应用，当时主要喷吹CaC、Na2O、CaO等等，由于喷吹法需要载气输送，因此需要一套喷吹系统、脱硫剂储料和给料系统及喷枪升降系统。在使用搅拌法之前，喷吹法成为我国主要的脱硫方法，因为脱硫反应是脱硫剂和铁水之间的界面反应，只有两相接触并使脱硫剂熔化才能发生脱硫反应，只有通过喷枪插入铁水中尽量深的位置，将脱硫剂输送至铁水内部，使脱硫剂有更多的时间与铁水接触，用此办法来解决脱硫反应所需要的条件。 讨论 从图2看出，在喷吹脱硫剂颗粒直径为0.5mm时，CaC2颗粒需要的喷枪出口速度为45m/s，CaO颗粒需要的速度为65m/s，Mg颗粒则需要的速度为90m/s。同种颗粒的直径越小，所需要的喷吹速度越大，所有脱硫剂当颗粒直径小于0.2mm时，其所需要的速度迅速增加，当颗粒直径小于0.1mm时，其所需要的速度难以满足，此时大量颗粒被载气带出，脱硫剂消耗会明显增加。 搅拌喷吹方法的技术特点 搅拌喷吹方法的技术特点 搅拌喷吹方法的技术特点在于采用石灰和镁粒组合法脱硫时，开动搅拌装置，镁粒由喷枪喷入，石灰由铁水包顶部加入，实现两种脱硫剂复合脱硫工艺，这种设计即解决了镁粒利用率低的问题又解决了石灰脱硫的搅拌问题，其特点如下： (1) 在旋转喷枪向铁水中喷吹镁粒脱硫剂的同时，搅拌器对铁水实施搅拌，利用搅拌作用击碎载气气泡和镁蒸汽泡，使镁粒能够脱离气泡与铁液接触，使铁水和气体充分混合，增大了反应界面积。水模实验表明：通过搅拌使脱硫剂在液体里的停留时间延长2～3倍，熔池传质速度提高1倍。 (2) 在旋转喷枪向铁水中喷吹镁粒的同时，从铁水包顶部加入CaO脱硫剂，加入的CaO靠搅拌卷入铁水中，能快速熔化发生脱硫反应，与喷吹法相比，脱硫效率显著提高。 拉高碳与脱磷的矛盾 搅拌喷吹 Mg CaO 效果： 停留时间：延长2~3倍 均匀时间：缩短一半 目标：镁利用率提高一倍 1月新抚钢投产 脱P理论和工艺技术 磷在钢中的溶解度 钢中磷的溶解度可以用气体—金属间反应，由下式求出： 右上图给出不同元素对铁水中磷的活度系数的影响，其中C、Si、S等元素提高磷的活度系数，有利于脱磷；而Cr、Nb、Mn、V、Ti等元素降低磷的活度系数，不利于炼钢脱磷。 脱磷反应热力学 炼钢过程的脱磷反应在渣—金属间进行，脱磷反应可以按下式进行： （1）分子论形式的表达式 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5Fe(l) 2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe(l) （2）离子形式表达式 2[P]+5[O]+3(O2-)=2(PO3-4) 脱磷反应平衡常数KP可以简化为： KP=(aP2O5)/([aP]2[aO]5) lgKP=36850/T-29.07 渣中磷的活度aP2o5=?P2o5NP2o5 脱磷的热力学条件： 低温 高碱度渣 高氧化性渣 大渣量 炉渣的脱磷能力 不同渣系下，渣—钢间磷的平衡分配系数 FeO对炉渣脱磷能力的影响 渣—钢间磷分配系数的计算方法 K-BOP法中脱磷平衡常数的经验公式（M.Ohnishi）： 顶底复合吹炼法中脱磷平衡