鐵水罐脫硅

《冶金學(xué)名詞》第二版。 2100433B

在預(yù)處理站將脫硅劑噴吹到鐵水罐中進(jìn)行脫硅的方法。

按處理場所不同分為在高爐出鐵過程中連續(xù)脫硅和在鐵水罐(或魚雷車)中間歇處理兩種;按加入方法有自然落下的上置法，噴槍在鐵水面上的頂噴法和噴槍插入鐵水的噴吹法等;按攪拌方法有吹氣攪拌、鐵水落下流攪拌、噴吹的氣粉流攪拌和葉輪攪拌。脫硅方式的選擇主要根據(jù)鐵水含硅量、要求處理后的含硅量和已有設(shè)備限制等條件來確定。若鐵水含硅量大于0.45%～0.50%，應(yīng)設(shè)置高爐爐前脫硅。若鐵水需預(yù)處理脫磷、脫硫，需先在鐵水罐中脫硅，將含硅量降至0.10%～0.15%以下。

出鐵場脫硅 有的脫硅劑以皮帶或溜槽自然落下加入鐵水溝，經(jīng)鐵水落下流將脫硅劑卷入進(jìn)行反應(yīng)。有的鐵水溝有落差，脫硅劑高點(diǎn)加入，過落差點(diǎn)有一段反應(yīng)距離，再設(shè)置撇渣器將脫硅渣分離。硅含量可由0.50%降至0.20%，錳也有下降。有的脫硅劑以加速添加方式進(jìn)行。一種為插入鐵水的噴槍，以高速氣粉流噴入，噴槍處鐵水溝改造為圓形反應(yīng)坑。噴槍為橫吹4孔;另一種噴槍在鐵水面上，以高速氣粉流向鐵水投射。有的投射點(diǎn)在鐵水溝，該處改造為較寬較深的反應(yīng)室。有的投射點(diǎn)在擺動流嘴處。這些加速添加方式都改善了反應(yīng)的動力學(xué)條件。同時(shí)還需克服噴濺過大、耐火材料侵蝕等問題。

鐵水罐脫硅 這種脫硅在專門預(yù)處理站進(jìn)行。采用插入鐵水的噴槍脫硅。脫硅劑粒度為—40～—100目，處理溫度低(約1320℃左右)，需加氧槍面吹(距鐵水面200mm左右)，防止溫度下降。當(dāng)氣體氧/固體氧在0.3～0.5范圍時(shí)，平均脫硅量0.59%，鐵水處理后溫度基本不變，氣體氧用量相當(dāng)于1.4～2.0m3/t。若上述比值增至0.6～1.0，平均脫硅量0.48%，則處理后平均升溫50℃左右。與高爐爐前脫硅相比，高爐前脫硅不需增加脫硅時(shí)間和工序，熱損失少，鐵水溫降不大。處理溫度較鐵水罐脫硅高100℃左右，但鐵水罐裝入量減少10%～30%，出鐵中的硅含量，鐵流大小和溫度較難控制，影響了脫硅效率的穩(wěn)定性。從設(shè)備上看，爐前脫硅隨出鐵溝的設(shè)置需多點(diǎn)處理，設(shè)備費(fèi)用高。但不需新建廠房。

為了給煉鋼提供成分穩(wěn)定的低硅鐵水，必須根據(jù)出鐵時(shí)的硅含量和出鐵速度確定和控制脫硅劑的輸送速度和添加量。典型的控制系統(tǒng)包括高爐熱控制模型預(yù)報(bào)鐵水含硅量，出鐵期間硅含量在線快速分析，再根據(jù)煉鋼要求的含硅量控制脫硅劑加入量。硅含量的快速分析已開發(fā)多種，生產(chǎn)已采用的有兩種：一種為將圓片狀試樣夾在兩電極間，其間溫差200℃，電極間熱電勢隨硅含量增加而上升。測量范圍是0～1.5%Si，精度σ=0.02%。插入試樣至顯示結(jié)果需50s。另一種為固體電解質(zhì)定硅探頭，其結(jié)構(gòu)為Cr·Cr₂O₃//ZrO₂—MoO//SiO₂/Si(鐵中)，用鉬絲作

高溫導(dǎo)線。當(dāng)固體電解質(zhì)外套石英管SiO₂與鐵水中硅平衡時(shí)，有如下關(guān)系：

[Si] 2[O]=(SiO₂)

從測定固體電解質(zhì)/鐵水/石英套管間氧的活度得出相應(yīng)的硅含量，即硅含量與輸出電勢(毫伏值)的關(guān)系。用此方法控制調(diào)節(jié)脫硅劑加入量的效果是：目標(biāo)硅為0.05%～0.12%時(shí)，命中率由46%提高至77%，脫硅劑消耗減少30%。

脫硅用耐火材料

脫硅渣與高爐渣比較，前者FeO含量高。原來用Al₂O₃-SiC-C系的鐵溝耐火材料在渣線部分侵蝕嚴(yán)重。因此在渣線部分改變材質(zhì)，在脫硅劑加入處擴(kuò)大鐵水溝尺寸，鐵溝側(cè)壁埋設(shè)強(qiáng)制風(fēng)冷管等。對高FeO的脫硅渣，由于SiC、C被氧化而受到侵蝕，可用Al₂O₃-MgO系耐火材料代替，耐侵蝕性主要在于成渣反應(yīng)生成液相量的大小。試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)MgO/A1₂O3大于1.0時(shí)，液相的生成受到抑制，原因在于脫硅渣中FeO與MgO-Al₂O₃反應(yīng)生成高熔點(diǎn)礦物。

影響脫硅的因素

主要有脫硅劑單耗、處理前含硅量、反應(yīng)界面積(即鐵水與脫硅劑混合狀況)、脫硅劑的種類和粒度等。根據(jù)爐前脫硅和鐵水罐脫硅的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，溫度在1250～1450℃范圍內(nèi)，溫度變化對脫硅沒有明顯影響。

脫硅劑單耗和原始硅含量 鐵水含硅量大于0.5%時(shí)，一般每噸生鐵加入脫硅劑10～30kg、脫硅量約0.1%～0.4%，脫硅劑單耗增加，脫硅量增加，但其增加幅度減小。這與鐵水含硅量逐漸降低后脫硅氧效率降低有關(guān)。與硅以外的其他元素(C、Mn等)的氧化有關(guān)。

2100433B

鐵水預(yù)處理脫硅開始較早，1897年曾有人用平爐進(jìn)行了脫硅脫磷的預(yù)備精煉工業(yè)試驗(yàn)，20世紀(jì)初進(jìn)行了混鐵爐脫硅，到40年代試驗(yàn)了高爐出鐵時(shí)的脫硅，中國于50年代曾在鞍山鋼鐵公司實(shí)施過預(yù)備精煉爐脫硅和高爐鐵水溝脫硅，這些都對改善平爐煉鋼的冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和提高生產(chǎn)率起了良好的作用。到了90年代，基于對優(yōu)質(zhì)鋼材的需求，以及鋼鐵生產(chǎn)工藝本身節(jié)省資源和能量、減少渣量等公害的需要，日本發(fā)展了以脫硅、脫磷為目的的鐵水預(yù)處理。此后發(fā)展成兩類預(yù)脫硅工藝，一類是作為鐵水同時(shí)脫磷、脫硫的前工序，以提高其效率，這種鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐只需完成脫碳和提高溫度，爐渣減少到微量保護(hù)渣層的程度，主要生產(chǎn)高純鋼種;另一類是作為降低轉(zhuǎn)爐渣量的措施。1985年前后日本各大廠曾廣泛采用，主要在高爐爐前進(jìn)行。后來，由于高爐冶煉低硅鐵技術(shù)的發(fā)展，這類預(yù)脫硅方法已較少使用。