1  轉(zhuǎn)爐煉鋼的原材料
1-1  轉(zhuǎn)爐煉鋼用原材料有哪些,，為什么要用精料?
    煉鋼用原材料分為主原料、輔原料和各種鐵合金,。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用主原料為鐵水和廢鋼(生鐵塊),。煉鋼用輔原料通常指造渣劑(石灰、螢石,、白云石,、合成造渣劑)、冷卻劑(鐵礦石,、氧化鐵皮,、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦),、增碳劑以及氧氣,、氮氣、氬氣等,。煉鋼常用鐵合金有錳鐵,、硅鐵、硅錳合金,、硅鈣合金,、金屬鋁等。
    原材料是煉鋼的物質(zhì)基礎(chǔ),，原材料質(zhì)量的好壞對煉鋼工藝和鋼的質(zhì)量有直接影響,。國內(nèi)外大量生產(chǎn)實踐證明，采用精料以及原料標(biāo)準(zhǔn)化,，是實現(xiàn)冶煉過程自動化,、改善各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑,。根據(jù)所煉鋼種,、操作工藝及裝備水平合理地選用和搭配原材料可達(dá)到低費(fèi)用投入，高質(zhì)量產(chǎn)出的目的,。
    轉(zhuǎn)爐入爐原料結(jié)構(gòu)是煉鋼工藝制度的基礎(chǔ),，主要包括三方面內(nèi)容：一是鋼鐵料結(jié)構(gòu),，即鐵水和廢鋼及廢鋼種類的合理配比；二是造渣料結(jié)構(gòu),，即石灰,、白云石、螢石,、鐵礦石等的配比制度,；三是充分發(fā)揮各種煉鋼原料的功能使用效果，即鋼鐵料和造渣料的科學(xué)利用,。爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整,，代表了煉鋼生產(chǎn)經(jīng)營方向，是最大程度穩(wěn)定工序質(zhì)量,，降低各種物料消耗,，增加生產(chǎn)能力的基本保證。1-2  轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水成分和溫度有什么要求?
    鐵水是煉鋼的主要原材料,，一般占裝入量的70％～100％,。鐵水的化學(xué)熱與物理熱是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源。因此,，對入爐鐵水化學(xué)成分和溫度必須有一定的要求,。
A鐵水的化學(xué)成分
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼要求鐵水中各元素的含量適當(dāng)并穩(wěn)定，這樣才能保證轉(zhuǎn)爐冶煉操作穩(wěn)定并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),。
(1)硅(Si),。硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中發(fā)熱元素之一。硅含量高,，會增加轉(zhuǎn)爐熱源,，能提高廢鋼比。有關(guān)資料表明,，鐵水中WSi每增加0.1％,，廢鋼比可提高約1.3％。鐵水硅含量高,，渣量增加,，有利于去除磷、硫,。但是硅含量過高將會使渣料和消耗增加,，易引起噴濺，金屬的收得率降低,。Si含量高使渣中SiO2含量過高,，也會加劇對爐襯的沖蝕，并影響石灰渣化速度,，延長吹煉時間,。
通常鐵水ωSi=0.30％～0.60％為宜,。大中型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可以偏下限，而對于熱量不富余的小型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可偏上限,。轉(zhuǎn)爐吹煉高硅鐵水可采用雙渣操作,。
(2)錳(Mn)。鐵水錳含量高對冶煉有利,，在吹煉初期形成MnO，能加速石灰的溶解,，促進(jìn)初期渣及早形成,，改善熔渣流動性，利于脫硫和提高爐襯壽命,。鐵水錳含量高.終點鋼中余錳高,，可以減少錳鐵加入量，利于提高鋼水純凈度等,。轉(zhuǎn)爐用鐵水對ωMn/ωSi比值的要求為0.8～1.0,，目前使用較多的為低錳鐵水，ωMn=0.20％～0.80％o,、    ·
(3)磷(P),。磷是高發(fā)熱元素，對大多數(shù)鋼種是要去除的有害元素,。因此,，要求鐵水磷含量越低越好，一般要求鐵水ωp≤0.20％哼鐵水中磷含量越低,，轉(zhuǎn)爐工藝操作越簡化,，并有利于提高各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
鐵水磷含量高時,，可采用雙渣或雙渣留渣操作,，現(xiàn)代煉鋼采用爐外鐵水脫磷處理，或轉(zhuǎn)爐內(nèi)預(yù)脫磷工藝,，以滿足低磷純凈鋼的生產(chǎn)需要,。
(4)硫(S)。除了含硫易切削鋼以外,，絕大多數(shù)鋼種硫也是要去除的有害元素,。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有30％～40％。我國煉鋼技術(shù)規(guī)范要求入爐鐵水ωS≤0.05％,。冶煉優(yōu)質(zhì)低硫鋼的鐵水硫含量則要求更低,，純凈鋼甚至要求鐵水ωS≤0.005％。因此,，必須進(jìn)行鐵水預(yù)處理降低入爐鐵水硫含量,。
(5)碳(C),。鐵水中ωC=3.5％～4.5％，碳是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要反熱元素,。
B鐵水的溫度
鐵水溫度的高低是帶入轉(zhuǎn)爐物理熱多少的標(biāo)志,，鐵水物理熱約占爐熱收入的50%。鐵水溫度高有利于穩(wěn)定操作和轉(zhuǎn)爐的自動控制,。鐵水的溫度過低,，影響元素氧化過程和熔池的溫升速度，不利于成渣和去除雜質(zhì),，容易發(fā)生噴濺,。因此，我國煉鋼規(guī)定入爐鐵水溫度應(yīng)大子1250℃,，并且要相對穩(wěn)定,。
通常，高爐的出鐵溫度在1350～1450℃,，由于鐵水在運(yùn)輸待裝過程中散失熱量,，所以最好采用混鐵車或混鐵爐的方式供應(yīng)鐵水，在運(yùn)輸過程應(yīng)加覆蓋劑保溫,，以減少鐵水降溫,。
1-3 對鐵水帶渣量有什么要求，為什么?
鐵水帶來的高爐渣中SiO2,、S等含量較高,，若隨鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐會導(dǎo)致石灰消耗量增多，渣量增大,，容易造成噴濺,，增加金屬消耗，影響磷,、硫的去除,，并損壞爐襯等。因此,，要求入爐鐵水帶渣量比不超過0.50％,。鐵水帶渣量大時，在鐵水兌入轉(zhuǎn)爐之前應(yīng)盡進(jìn)行扒渣,。
1-4  轉(zhuǎn)爐煉鋼用廢鋼的來源有哪些,，對廢鋼的要求是什么?
廢鋼的來源有自產(chǎn)廢鋼和外購廢鋼，自產(chǎn)廢鋼是指企業(yè)口生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢鋼或回收的廢舊設(shè)備,、鑄件等,，外購廢鋼勇從國內(nèi)或國外購買的廢鋼。
轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求有：
(1)廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。廢鋼單重不能過重,，以便減輕對爐襯的沖擊,，同時在吹煉期必須全部熔化。輕型廢鋼和重型廢鋼合理搭配,。廢鋼的長度應(yīng)小于轉(zhuǎn)爐口直徑的1/2,，廢鋼的塊度一般不應(yīng)超過300kg，國標(biāo)要求廢鋼長度不大于1000mm,，最大單件重量不大于800kg,。
(2)廢鋼中不得混有鐵合金。嚴(yán)禁混入銅,、鋅,、鉛、錫等有色金屬和橡膠,，不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品,。廢鋼的硫,、磷含量均不得大于0.050％。
廢鋼中殘余元素含量應(yīng)符合以下要求：ωNi<><><><>
(3)廢鋼應(yīng)清潔干燥,，不得混有泥砂,、水泥、耐火材料,、油物、琺瑯等,，不能帶水,。
(4)廢鋼中不能夾帶放射性廢物,，嚴(yán)禁混有醫(yī)療臨床廢物,。
(5)廢鋼中禁止混有其浸出液中pH值大于等于12.5或小于等于2.0的危險廢物,。進(jìn)口廢鋼容器,、管道及其碎片必須向檢驗機(jī)構(gòu)申報曾經(jīng)盛裝或輸送過的化學(xué)物質(zhì)的主要成分以及放射性檢驗證明書,，經(jīng)檢驗合格后方能使用,。
(6)不同性質(zhì)的廢鋼分類存放,，以免混雜，如低硫廢鋼,、超低硫廢鋼、普通類廢鋼等,。另外,，應(yīng)根據(jù)廢鋼外形尺寸將廢鋼分為輕料型廢鋼、統(tǒng)料型廢鋼,、小型廢鋼、中型廢鋼,、重型廢鋼等,。非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起,，不得混有合金廢鋼和生鐵,。合金廢鋼要單獨存放,，以免造成冶煉困難,，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費(fèi)。
1-5  轉(zhuǎn)爐煉鋼對入爐生鐵塊的要求是什么?
生鐵塊也叫冷鐵,，是鐵錠,、廢鑄鐵件,、包底鐵和出鐵溝鐵的總稱,，其成分與鐵水相近，但不含顯熱,。它的冷卻效應(yīng)比廢鋼低，通常與廢鋼搭配使用,。
入爐生鐵塊成分要穩(wěn)定，硫,、磷等雜質(zhì)含量愈低愈好,，最好ωS≤0.050％，ωP≤0.10％,。硅的含量不能太高,，否則，增加石灰消耗量,，對爐襯也不利,，要求鐵塊凹ωS<>
1-6  轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵合金有哪些要求,，常用鐵合金的主要成分是怎樣的?
轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵合金的主要要求是：
(1)鐵合金塊度應(yīng)合適，為10～50mm,；精煉用合金塊度為10～30mm,，成分和數(shù)量要準(zhǔn)確,。
(2)在保證鋼質(zhì)量的前提下,，選用價格便宜的鐵合金,，以降低鋼的成本,。
(3)鐵合金應(yīng)保持干燥,、干凈,。
(4)鐵合金成分應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,，以避免煉鋼操作失誤,。如硅鐵中的鋁,、鈣含量，沸騰鋼脫氧用錳鐵的硅含量,，都直接影響鋼水的脫氧程度,。
轉(zhuǎn)爐脫氧合金化常用的鐵合金有Fe-Mn,、Fe-Si,、Mn-Si合金,、Ca-Si合金,、鋁,、Fe-A1、Ba-Ca-Si合金,、Ba-AI-Si合金等,。
1-7  轉(zhuǎn)爐煉鋼對增碳劑有什么要求?
轉(zhuǎn)爐冶煉中,、高碳鋼種時,，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高,，灰分,、揮發(fā)分和硫、磷,、氮等雜質(zhì)含量要低,，并要干燥,，干凈,，粒度要適中,。其固定碳ωC≥96％，揮發(fā)分≤1.0％,，ωS≤0.5％,，水分≤0.5％，粒度在1～5mm,；粒度太細(xì)容易燒損,，太粗加入后浮在鋼液表面，不容易被鋼水吸收,。
1-8  轉(zhuǎn)爐煉鋼對石灰有什么要求？
石灰是煉鋼主要造渣材料,，具有脫P(yáng),，脫S能力,，用量也最多,。其質(zhì)量好壞對吹煉工藝，產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等有著重要影響,。因此,，要求石灰CaO含量要高，SiO2含量和S含量要低,，石灰的生過燒率要低，活性度要高,，并且要有適當(dāng)?shù)膲K度,，此外，石灰還應(yīng)保證清潔,、干燥和新鮮,。
SiO2會降低石灰中有效CaO含量,，降低CaO的有效脫硫能力,。石灰中雜質(zhì)越多越降低它的使用效率,，增加渣量,，惡化轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),。石灰的生燒率過高,，說明石灰沒有燒透,，加入熔池后必然繼續(xù)完成焙燒過程,，這樣勢必吸收熔池?zé)崃浚娱L成渣時間,；若過燒率高，說明石灰死燒,，氣孔率低,，成渣速度也很慢。
石灰的渣化速度是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程成渣速度的關(guān)鍵,，所以對煉鋼用石灰的活性度也要提出要求,。石灰的活性度(水活性)是石灰反應(yīng)能力的標(biāo)志，也是衡量石灰質(zhì)量的重要參數(shù),。此外,，石灰極易水化潮解，生成Ca(OH)2，要盡量使用新焙燒的石灰,。同時對石灰的貯存時間應(yīng)加以限制,，一般不得超過2天。塊度過大,，熔解慢,，影響成渣速度，過小的石灰顆粒易被爐氣帶走,，造成浪費(fèi),。一般以塊度為5～50mm或5～30mm為宜,，大于上限,、小于下限的比例各不大于10％。貯存和運(yùn)輸時必須防雨防潮,。
1-9什么是活性石灰,，活性石灰有哪些特點，使用活性石灰有什么好處?
通常把在1050～1150℃溫度下,，在回轉(zhuǎn)窯或新型豎窯(套筒窯)內(nèi)焙燒的石灰,，即其有高反應(yīng)能力的體積密度小、氣孔率高,、比表面積大,、晶粒細(xì)小的優(yōu)質(zhì)石灰叫活性石灰，也稱軟燒石灰,。
活性石灰的水活性度大于310mL,，體積密度小，約為1.7～2.0g/cm3,，氣孔率高達(dá)40％以上,，比表面積為0.5～1.3 g/cm3；晶粒細(xì)小,，熔解速度快,，反應(yīng)能力強(qiáng)。使用活性石灰能減少石灰,、螢石消耗量和轉(zhuǎn)爐渣量,，有利于提高脫硫、脫磷效果,，減少轉(zhuǎn)爐熱損失和對爐襯的蝕損,，在石灰表面也很難形成致密的硅酸二鈣硬殼有利于加速石灰的渣化。
1-10  轉(zhuǎn)爐用螢石起什么作用,，對螢石有什么要求?
螢石是助熔劑,，其主要成分是CaF2。純CaF2的熔點為1418℃，螢石中還含有SiO2和S等成分,，因此熔點在930℃左右,；加入爐內(nèi)后使CaO和石灰高熔點的2CaO·Si02外殼的熔點降低，生成低熔點化合物3CaO·CaF2·2SiO2(熔點為1362℃),，也可以與MgO生成低熔點化合物(1350℃),，從而改善爐渣的流動性。螢石助熔作用快,、時間短,。但過多使用螢石會形成嚴(yán)重的泡沫渣，導(dǎo)致噴濺,，同時也加劇對爐襯的侵蝕,，并污染環(huán)境。因此應(yīng)嚴(yán)格控制噸鋼螢石加入量,。
轉(zhuǎn)爐用螢石ωCaF2≥85％,，ωSiO2≤5.0％，ωS≤0.10％,，ωP≤0.06％,，塊度在5～50㎜，并要干燥,、清潔,。
近年來，由于螢石供應(yīng)不足,，各鋼廠從環(huán)保的角度考慮,，試用多種螢石代用品，均為以氧化錳或氧化鐵為主的助熔劑,，如鐵錳礦石,、氧化鐵皮、轉(zhuǎn)爐煙塵,、鐵礬土等,。
1-11  轉(zhuǎn)爐用白云石或菱鎂礦的作用是什么，對白云石和菱鎂礦有什么要求?
(1)白云石是調(diào)渣劑,，有生白云石與輕燒白云石之分,。
生白云石的主要成分為CaCO3·MgCO3。經(jīng)焙燒可成為輕燒白云石,，其主要成分為CaO,、MgO。根據(jù)濺渣護(hù)爐技術(shù)的需要,，加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的MgO含量達(dá)到飽和或過飽和,，以減輕初期酸性渣對爐襯的蝕損,、使終渣能夠做黏，出鋼后達(dá)到濺渣的要求,。
對生白云石的要求是ωMgO>20％,，ωCaO≥29％，ωSiO2≤2.0％,，燒減≤47％,，塊度為5～30mm。
由于生白云石在爐內(nèi)分解吸熱,，所以用輕燒白云石效果最為理想,。對輕燒白云石的要求是ωMgO≥35％，ωCaO≥50％,，ωSiO2≤3.0％,，燒減≤10％，塊度為5～40mm,。
(2)菱鎂礦也是調(diào)渣劑,，菱鎂礦是天然礦物,，主要成分是MgCO3,，焙燒后用做耐火材料。對菱鎂礦的要求是ωMgO≥45％,，ωCaO <>
(3)MgO-C壓塊是吹煉終點碳低或冶煉低碳鋼濺渣時的調(diào)渣劑,，由輕燒菱鎂礦和碳粉制成壓塊，一般ωMgO=50％～60％,，ωC=15％～20％,，塊度為10～30mm。
1-12  轉(zhuǎn)爐煉鋼常用哪些冷卻劑?
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量有富余,，因而根據(jù)熱平衡計算需加入適量的冷卻劑,，以準(zhǔn)確地命中終點溫度。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用冷卻劑有廢鋼,、生鐵塊,、鐵礦石、氧化鐵皮,、球團(tuán)礦,、燒結(jié)礦、石灰石和生白云石等,，其中主要為廢鋼,、鐵礦石。上述冷卻劑的冷卻效應(yīng)從大到小排列順序為：鐵礦石,、氧化鐵皮,、球團(tuán)礦,、燒結(jié)礦、石灰石和生白云石,、廢鋼,、生鐵塊。1-13  轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵礦石有什么要求?
鐵礦石主要成分為Fe2O3或Fe3O4,，鐵礦石的熔化和鐵被還原都吸收熱量,，因而能起到調(diào)節(jié)熔池溫度的作用。但鐵礦石帶入脈石,，增加渣量和石灰消耗量,，同時一次加入量過多會引起噴濺和冒煙。鐵礦石還能起到氧化作用,。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用鐵礦石化學(xué)成分以ωTFe≥56%,，ωSiO2≤10％，ωS≤0.20％,，塊度為10～50㎜為宜,，并要求干燥、清潔,。
1-14  轉(zhuǎn)爐煉鋼對氧化鐵皮有什么要求?
轉(zhuǎn)爐煉鋼用氧化鐵皮來自軋鋼和連鑄過程中產(chǎn)生的氧化殼層,，其主要成分是氧化鐵。因此,，氧化鐵皮可改善熔渣流動性,，也有利于脫磷，并且可以降溫,。對氧化鐵皮的要求是ωTFe>70％,，SiO2、S,、P等其他雜質(zhì)含量均低于3.0％,。粒度應(yīng)不大于10mm，使用前烘烤干燥,，去除油污,。
1-15  轉(zhuǎn)爐煉鋼用合成造渣劑的作用是什么?
合成造渣劑是用石灰加入適量的氧化鐵皮、螢石,、氧化錳或其他氧化物等溶劑,，在低溫下預(yù)制成型。這種合成渣劑的熔點低,，堿度高,，成分均勻，粒度小,，在高溫下易碎裂,，成渣速度快,，因而減輕了轉(zhuǎn)爐造渣的負(fù)擔(dān)。
1-16  氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼對氧氣有什么要求?
氧氣是頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑,。煉鋼用工業(yè)純氧是由空氣分離制取的,。對煉鋼用氧氣的要求是純度要高，φO2>99.6％,，氧壓應(yīng)穩(wěn)定,，并要脫除水分。
1-17  轉(zhuǎn)爐煉鋼對氮氣的要求是什么?    
氮氣是轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐和復(fù)吹工藝的主要氣源,。對氮氣的要求是滿足濺渣和復(fù)吹需用的供氣流量,，氣壓要穩(wěn)定。氮氣的純度大于99.95％,，氮氣在常溫下干燥,、無油。
1-18  轉(zhuǎn)爐煉鋼對氬氣的要求是什么?
氬氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼復(fù)吹和鋼包吹氬精煉工藝的主要氣源,。對氬氣的要求是：滿足吹氬和復(fù)吹用供氣量,，氣壓穩(wěn)定，氬氣純度大于99.95％,，無油,、無水。
1-19  轉(zhuǎn)爐煉鋼對焦炭的要求是什么,？
轉(zhuǎn)爐煉鋼用焦炭烘烤爐襯,。對焦炭要求是：固定碳高（一般要求大于80%）,，發(fā)熱值高,，灰分和有害雜質(zhì)含量低（水分小于2%，ωS≤0.7%）,，塊度應(yīng)為10～40mm,。
1-20 什么是鐵水預(yù)處理?
鐵水預(yù)處理是指鐵水兌入煉鋼爐之前，為脫硫或脫硅,、脫磷而進(jìn)行的處理過程,。    ’
除上述普通鐵水預(yù)處理外還有特殊鐵水預(yù)處理，如針對鐵水含有特殊元素提純精煉或資源綜合利用而進(jìn)行的提釩,、提鈮,、提鎢等預(yù)處理技術(shù)。

1-21  在煉鋼生產(chǎn)中采用鐵水預(yù)脫硫技術(shù)的必要性是什么?
(1)用戶對鋼的品種和質(zhì)量要求提高,，連鑄技術(shù)的發(fā)展也要求鋼中硫含量低(硫含量高容易使連鑄坯產(chǎn)生裂紋),。鐵水脫硫可滿足冶煉低硫鋼和超低硫鋼種的要求。
(2)轉(zhuǎn)爐煉鋼整個過程是氧化氣氛,，脫硫效率僅為30％～40％,；而鐵水中的碳硅等元素氧含量低,，提高了鐵水中硫的活度系數(shù)，故鐵水脫硫效率高,；鐵水脫硫費(fèi)用低于高爐,、轉(zhuǎn)爐和爐外精煉的脫硫費(fèi)用。
(3)減輕高爐脫硫負(fù)擔(dān)后,，能實現(xiàn)低堿度,、小渣量操作，有利于冶煉低硅生鐵,，使高爐穩(wěn)定,、順行，可保證向煉鋼供應(yīng)精料,。
(4)有效地提高鋼鐵企業(yè)鐵,、鋼、材的綜合經(jīng)濟(jì)效益,。
1-22鐵水脫硫常用的脫硫劑有幾類,，各有何特點?
生產(chǎn)中，常用的脫硫劑有蘇打灰(Na2CO3),、石灰粉(CaO),、電石粉和金屬鎂。
(1)蘇打灰,。其主要成分為Na2CO3,，鐵水中加入蘇打灰后與硫作用發(fā)生以下3個化學(xué)反應(yīng)：
Na2CO3(1)+[S]+2[C]=Na2S(1)+3{CO}
Na2CO3 (1)+[S]+[S]=Na2S(1)+SiO2(1)+｛CO｝
Na2O(1)+[S]=Na2S(1)+[O]
用蘇打灰脫硫，工藝和設(shè)備簡單,，其缺點是脫硫過程中產(chǎn)生的渣會腐蝕處理罐的內(nèi)襯,，產(chǎn)生的煙塵污染環(huán)境，對入有害,。目前很少使用,。
(2)石灰粉。其主要成分為CaO,，用石灰粉脫硫的反應(yīng)式如下：
2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=(CaS)(S)+1/2(Ca2SiO4)
石灰價格便宜,、使用安全，但在石灰粉顆粒表面易形成2CaO·SiO2致密層,，限制了脫硫反應(yīng)進(jìn)行,，因此，石灰耗用量大,，致使生成的渣量大和鐵損大,，鐵水溫降也較多。另外,，石灰還有易吸潮變質(zhì)的缺點,。
(3)電石粉,。其主要成分為CaC2，電石粉脫硫的反應(yīng)式如下：
CaC2+[S]=(CaS)(S)+2[C]
用電石粉脫硫,，鐵水溫度高時脫硫效率高,，鐵水溫度低于1300℃時脫硫效率很低。另外,，處理后的渣量大,，且渣中含有未反應(yīng)盡的電石顆粒，遇水易產(chǎn)生乙炔(qH2)氣體,，故對脫硫渣的處理要求嚴(yán)格,。在脫硫過程中也容易析出石墨碳污染環(huán)境。電石粉易吸潮生成乙炔(乙炔是可燃?xì)怏w且易發(fā)生爆炸),，故電石粉需要以惰性氣體密封保存和運(yùn)輸,。
(4)金屬鎂。鎂噴入鐵水后發(fā)生如下反應(yīng)：
Mg+[S]=MgS(S)
鎂在鐵水的溫度下與硫有極強(qiáng)的親和力,，特別是在低溫下鎂脫硫效率極高,，脫硫過程可預(yù)測，硫含量可控制在0.001％的精度,。這是其他脫硫劑所不能比擬的,。
金屬鎂活性很高，極易氧化,，是易燃易爆晶,，鎂粒必須經(jīng)表面鈍化處理后才能安全地運(yùn)輸、儲存和使用,。鈍化處理后,，使其鎂粒表面形成一層非活性的保護(hù)膜。
用鎂脫硫,，鐵水的溫降小,，渣量及鐵損均少且不損壞處理罐的內(nèi)襯，也不影響環(huán)境,。因而鐵水包噴鎂脫硫工藝獲得了迅猛的發(fā)展。
鎂的價格較高,，保存時須防止吸潮,。
1-23  鐵水脫硫的主要方法有哪些，鐵水脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢是怎樣的?
迄今為止,，入們已開發(fā)出多種鐵水脫硫的方法,，其中主要方法有：投入脫硫法、鐵水容器轉(zhuǎn)動攪拌脫硫法,、攪拌器轉(zhuǎn)動攪拌脫硫法和噴吹脫硫法等,。
(1)投入法,。該法不需要特殊設(shè)備，操作簡單,，但脫硫效果不穩(wěn)定,，產(chǎn)生的煙氣污染環(huán)境。
(2)鐵水容器攪拌脫硫法,。該法主要包括轉(zhuǎn)鼓法和搖包法,，均有好的脫硫效果，該法容器轉(zhuǎn)動笨重,，動力消耗高,，包襯壽命低，使用較少,。
(3)采用攪拌器的機(jī)械攪拌法,。如KR法即屬于此類。
KR攪拌法由于攪拌能力強(qiáng)和脫硫前后能充分的扒渣,，可將硫含量脫至很低,，其缺點是設(shè)備復(fù)雜，鐵水溫降大,。
(4)噴吹法,。此法是用噴槍以惰性氣體為載體，將脫硫劑與氣體混合吹入鐵水深部,，以攪動鐵水與脫硫劑充分混合的脫硫方法,。該法可以在魚雷罐車(混鐵車)或鐵水包內(nèi)處理鐵水。鐵水包噴吹法目前已被廣泛應(yīng)用,。
噴吹脫硫法具有脫硫反應(yīng)速度快,、效率高、操作靈活方便,，處理鐵水量大,，設(shè)備投資少等優(yōu)點。因而,，它已成為鐵水脫硫的主要方法,。
鐵水脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢如下：
(1)采用全量鐵水脫硫工藝；
(2)趨向在鐵水包內(nèi)預(yù)脫硫,；
(3)脫硫方法以噴吹法為主,；
(4)用金屬鎂做脫硫劑的趨勢不斷擴(kuò)大。
1-24  用金屬鎂進(jìn)行鐵水脫硫的機(jī)理是什么?
鎂其熔點為651℃,，密度為2.8g/cm3,，如與氧結(jié)合生成MgO后，其熔點為2800℃，密度為3.07～3.20g／cm3,，二者均為高熔點,、低密度穩(wěn)定化合物。
鎂通過噴槍噴入鐵水中,，鎂在高溫下發(fā)生液化,、氣化并溶于鐵水：
Mg(S)→Mg(1)→｛Mg｝→[Mg]
  Ms與S的相互反應(yīng)存在兩種情況：
第一種情況：             ｛Mg｝+[S]二MgS(S)
第二種情況：                {Mg}→[Mg]
[Mg]+[S]=MgS(S)
在高溫下，鎂和硫有很強(qiáng)的親和力,，溶于鐵水中的[Mg]和{Mg}都能與鐵水中的[S]迅速反應(yīng)生成固態(tài)的MgS,，上浮進(jìn)入渣中。
在第一種情況下,，在金屬—鎂蒸氣泡界面,，鎂蒸氣與鐵水中的硫反應(yīng)生成固態(tài)MgS，這只能去除鐵水中3％～8％的硫,。
在第二種情況下,，溶解于鐵水中的鎂與硫反應(yīng)生成固態(tài)MgS，這是主要的脫硫反應(yīng),，最為合理,。在這種情況下，保證了鎂與硫的反應(yīng)不僅僅局限在鎂劑導(dǎo)入?yún)^(qū)域或噴吹區(qū)域內(nèi)進(jìn)行,，而是在鐵水包整個范圍內(nèi)進(jìn)行,，這對鐵水脫硫是十分有利的。
鎂在鐵水中的溶解度取決于鐵水溫度和鎂的蒸氣壓,。鎂的溶解度隨著壓力的增加而增大,，隨鐵水溫度的上升而大幅度降低。為了獲得高脫硫效率,，必須保證鎂蒸氣泡在鐵水中完全溶解,，避免未溶解完的鎂蒸氣逸入大氣造成損失。促進(jìn)鎂蒸氣大量溶解于鐵水中的措施是：鐵水溫度低,；加大噴槍插入鐵水液面以下的深度,，提高鎂蒸氣壓力，延長鎂蒸氣泡與鐵水接觸時間,。
1-25  采用金屬鎂脫硫為什么要對鎂粒進(jìn)行表面鈍化處理,，對顆粒鎂有什么要求?
金屬鎂活性很高，極易氧化,，是易燃易爆晶,。鎂粒只有經(jīng)表面鈍化處理后才能安全地運(yùn)輸、儲存和使用,。經(jīng)鈍化處理后，鎂粒表面形成一層非活性的保護(hù)膜，如鹽鈍化的涂層顆粒鎂,，制備時采用熔融液態(tài)鎂離心重復(fù)分散技術(shù),，利用空氣動力逆向冷卻原理將鹽液包敷在鎂顆粒外層，形成銀灰色均勻的球狀顆粒,。
單吹鎂脫硫用的涂層顆粒鎂要求：
ωMg≥92％,；粒度為0.5～1.6mm，其中粒度大于3mm以上的針狀不規(guī)則顆粒少于8％,。
1-26  鐵水脫硫容器為什么趨向采用鐵水包?
在魚雷罐內(nèi)進(jìn)行脫硫,，動力學(xué)條件較差，脫硫劑噴入后,，由于魚雷罐形狀影響攪拌的均勻性,，反應(yīng)重現(xiàn)性差，脫硫劑消耗量大,。采用鐵水包噴吹脫硫,，由于鐵水包的幾何形狀，使脫硫反應(yīng)具有更好的動力學(xué)條件和反應(yīng)空間,，可根據(jù)冶煉具體要求更準(zhǔn)確地控制鐵水的硫含量,。一般容量大于80t的鐵水包鐵液深度都比魚雷罐深，噴入鐵水的脫硫劑與鐵水進(jìn)行反應(yīng)更加充分,，因此在鐵水包內(nèi)噴吹脫硫可以有效利用脫硫劑,。同時鐵水包內(nèi)的鐵水溫度比魚雷罐內(nèi)低一些，更促進(jìn)鎂脫硫獲得理想的脫硫效果,，降低了鐵水處理成本,。由于鐵水包內(nèi)噴吹脫硫有較高的效率，與在魚雷罐脫硫相比,，如果將硫含量從0.045％降到0.010％,，可節(jié)省脫硫劑15％；如果將硫含量從0.045％降到0.005％,，可節(jié)省脫硫劑24％,。顯然，硫含量的目標(biāo)值越低,，在鐵水包噴吹脫硫劑的優(yōu)勢越大,。20世紀(jì)80年代已開始發(fā)展到在鐵水包內(nèi)處理鐵水。目前新建鐵水脫硫裝置大多采用鐵水包單獨噴吹鎂或復(fù)合噴吹鎂的技術(shù)和設(shè)備,。
1-27  噴鎂脫硫要求鐵水包凈空是多少?
當(dāng)鐵水包噴鎂脫硫時,，鎂通過噴槍噴入鐵水，載氣對鐵水有攪拌作用,，可以促進(jìn)反應(yīng)物的傳質(zhì)和產(chǎn)物的排出,。由于鎂在高溫下液化,、氣化和溶于鐵水，氣化時產(chǎn)生的鎂氣體對鐵水的攪拌作用強(qiáng)烈,，頂吹時常發(fā)生噴濺,。因此，鐵水包應(yīng)有不小于400mm高度的凈空,，同時設(shè)置防濺包蓋是必要的,。
1-28  鐵水包噴吹鎂脫硫與其他脫硫工藝比較具有哪些優(yōu)點?
鐵水包噴鎂脫硫工藝與其他脫硫工藝相比，具有以下顯著的優(yōu)點：
(1)脫硫效率高,?？筛鶕?jù)冶煉品種要求，鐵水硫含量可脫至任意水平,，深度脫硫時達(dá)到ωS=0.005％以下,，甚至ωS=0.002％以下；
(2)脫硫劑單耗低,，處理時間短
(3)形成渣量少,，扒渣鐵損低；
(4)對環(huán)境污染??；
(5)溫度損失少；
(6)易于進(jìn)行過程自動控制,；
(7)綜合成本低,。
1-29  鐵水包噴吹顆粒鎂脫硫，鎂的單位消耗主要取決于哪些因素?
用鎂脫硫的單耗主要取決于鐵水初始硫含量,、終點硫含量,、鐵水溫度、鐵水重量(鐵水包內(nèi)鐵水深度),。
在理論上1kg金屬鎂能脫除1.32kg的硫,；實際上，由于鐵水中還有殘余的鎂,、用于脫氧的鎂,、少量的鎂蒸氣逸出及與載氣、頂渣反應(yīng)損失的鎂等原因,，鎂的利用率不可能達(dá)到100％,。與初始硫含量低時相比，初始硫含量高時鎂的利用率高,。
鎂脫硫與CaO,、CaC2脫硫不同，鎂脫硫反應(yīng)為放熱反應(yīng),，低溫對反應(yīng)有利,，在低溫下鎂在鐵水中的溶解度大,，有利于鎂參與反應(yīng)而提高利用率；但溫度高時有利于反應(yīng)產(chǎn)物上浮進(jìn)入頂渣提高反應(yīng)速度,，但總的來說溫度低對鎂脫硫更有利,。
鐵水量多,，鐵水包內(nèi)鐵水深度大,，噴槍插入深，鎂的利用率高,。鐵水包內(nèi)鐵水深度淺,，噴槍插入淺，鎂氣泡來不及完全溶解就從鐵水液面逸出,。因此,，噴吹深度大可以減少鎂的逸出損失。
1-30  鐵水脫硫后兌入轉(zhuǎn)爐前為什么必須扒渣?
經(jīng)過脫硫處理后的鐵水,，須將浮于鐵水表面上的脫硫渣除去,，以免煉鋼時造成回硫，因為渣中MgS或CaS會被氧還原,，即發(fā)生如下反應(yīng)：
(MgS)+[O]=(MgO)+[S]
(CaS)+[O]=(CaO)+[S]
因此,，只有經(jīng)過扒渣的鐵水才能兌入轉(zhuǎn)爐。鋼水硫含量要求越低,，相應(yīng)要求扒渣時扒凈率越高,，盡量減少鐵水的帶渣量。
1-31  脫硫后的低硫鐵水兌入轉(zhuǎn)爐煉鋼,，為什么吹煉終點常常出現(xiàn)增硫現(xiàn)象?
經(jīng)脫硫處理后的低硫鐵水(ω〔S〕=0.002％～0.009％),，兌入轉(zhuǎn)爐煉鋼，有時出現(xiàn)不能進(jìn)一步脫硫,，吹煉終點的鋼水還常常有增硫現(xiàn)象,，這是因為煉鋼過程中鐵水渣、鐵塊,、廢鋼,、石灰中的硫進(jìn)入鋼水，而吹煉過程脫硫量低于增硫量所致,，吹煉終點增硫量可達(dá)0.002％～0.005％,，甚至0.005％以上。增硫主要發(fā)生在吹煉的前期和中期,，一般鐵塊,、廢鋼和鐵水渣帶入硫占爐料總硫量的60％以上，所以增硫成為生產(chǎn)超低硫鋼種的重大障礙,。因此,，生產(chǎn)ω〔S〕<>
1-32  脫硫后扒渣時的鐵損大小與哪些因素有關(guān)?
脫硫后扒渣時的鐵損大小與以下因素相關(guān),。
(1)渣量越大，扒凈率越高,，鐵損越大,。
(2)渣偏干，渣鐵易分離,，易于扒除,，鐵損低；渣越稀,，渣鐵分離困難,，鐵損大。扒渣時,，可加入適量稠渣劑,。
(3)扒渣機(jī)工作性能好，扒渣效率高,，鐵損低,。
(4)鐵水包包嘴形狀和傾角應(yīng)有利于扒渣需要，減少扒渣“死區(qū)”,。
(5)操作入員的技能十分重要,，操作熟練、準(zhǔn)確和靈敏,，同樣條件下能明顯提高扒渣效率和降低鐵水損失,。
1-33  鐵水采用三脫(脫硅、脫磷,、脫硫)預(yù)處理有何優(yōu)缺點?
鐵水采用三脫預(yù)處理的優(yōu)缺點如下：
(1)可實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉(渣量小于30kg／t),。
(2)鐵水脫硫有利于冶煉高碳鋼、高錳鋼,、低磷鋼,、特殊鋼(如軸承鋼)、不銹鋼等,。
(3)可提高脫碳速度,，有利于轉(zhuǎn)爐高速冶煉。
(4)轉(zhuǎn)爐吹煉終點時鋼水錳含量高,，可用錳礦直接完成鋼水合金化,。
(5)鐵水采用三脫預(yù)處理的缺點是鐵水中發(fā)熱元素減少，轉(zhuǎn)爐的廢鋼加入量減少,。
1-34  為何鐵水脫磷必須先脫硅?
鐵水預(yù)脫硅技術(shù)是基于鐵水預(yù)脫磷技術(shù)而發(fā)展起來的,。由于鐵水中氧與硅的親和力比磷大，當(dāng)加入氧化劑脫磷時,，硅比磷優(yōu)先氧化,，形成的Siq大大降低渣的堿度,。為此脫磷前必須將硅含量降至0.15％以下，這個值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高爐鐵水的硅含量,，也就是說,，只有當(dāng)鐵水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除,。所以脫轔前必須先脫硅,。
1-35  鐵水脫硅有哪些方法，采用何種脫硅劑?
鐵水脫硅方法有下列幾種：
(1)在高爐出鐵溝脫硅,。
(2)在高爐出鐵溝擺槽上方噴射脫硅劑脫硅,。
(3)在魚雷罐車中噴射脫硅劑脫硅。
(4)在鐵水罐中加入脫硅劑和吹氧脫硅,。
脫硅劑均為氧化劑，常用高堿度燒結(jié)礦粒,、氧化鐵皮,、鐵礦石鐵錳礦、燒結(jié)粉塵,、氧氣等,。
1-36  鐵水脫磷有哪些方法，采用何種脫磷劑?
鐵水脫磷方法主要包括如下幾種：
(1)在鐵水罐中噴射脫磷劑并吹氧脫磷,。
(2)在魚雷罐中噴射脫磷劑并吹氧脫磷,。
(3)在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行鐵水脫磷。
目前最廣泛使用的脫磷劑為蘇打系脫磷劑或石灰系脫磷劑,。石灰系脫磷劑主要成分為CaO并配加一定量的燒結(jié)礦粉和螢石粉,。若鐵水同時脫磷和脫硫，則先用石灰劑脫磷后,，再噴吹蘇打粉(Na2CO3)進(jìn)一步脫磷和脫硫,。
1-37  鐵水三脫預(yù)處理，硅,、磷,、硫含量一般脫到什么水平?
一般來說，煉鋼用鐵水預(yù)處理前后的硅,、磷,、硫含量變化如下：
  鐵水        ω[Si]               ω[P]               ω[S]
預(yù)處理前    0.30％～1.25％    0.08％～0.20％    0.02％～0.07％
預(yù)處理后    0.10％～0.15％        <>         <>
1-38 采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)工藝進(jìn)行鐵水預(yù)處理的特點是什么?
采用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鐵水三脫預(yù)處理，有利于實現(xiàn)全量(100％)鐵水預(yù)處理,。此法具有如下特點：
(1)與噴吹法相比,，放寬對鐵水硅含量要求。采用轉(zhuǎn)爐三脫,，控制鐵水ω〔Si〕≤0.3％,，可以達(dá)到脫磷要求,，而噴吹法脫磷要求鐵水ω〔Si〕≤0.15％。因此,，采用轉(zhuǎn)爐三脫可以和高爐低硅鐵冶煉工藝相結(jié)合,，省去脫硅預(yù)處理工藝。
(2)控制中等堿度R=2.5～3.0渣,，可得到良好的脫磷,、脫硫效果。通常采用的技術(shù)有：使用脫碳轉(zhuǎn)爐精煉渣作為脫磷合成渣,；增大底吹攪拌強(qiáng)度促進(jìn)石灰渣化并適當(dāng)增加螢石量,；配加石灰粉和轉(zhuǎn)爐煙塵制成的高堿度低熔點脫磷劑。
(3)嚴(yán)格控制處理溫度,，避免熔池脫碳升溫,。保證脫磷，抑制脫碳,。
(4)增強(qiáng)熔池攪拌強(qiáng)度,，同時采用弱供氧制度。
(5)渣量減少,，冶煉時間縮短,，生產(chǎn)節(jié)奏加快，爐齡提高,。