利用KR-OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺

摘要

本发明属于钢铁冶炼领域，具体为一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺。在KR法机械搅拌装置的基础上添加侧吹氧枪，氧枪位于处理位上方平台，当其处于吹氧位时枪体与搅拌头立柱的垂直间距是300mm，氧枪的工作行程达到3000mm，枪头喷嘴与对侧铁水包内壁的最小间距是600mm，吹氧时可以手动调节喷嘴位置避免铁水喷溅，也保证氧气气流不会吹到立柱也不会吹透铁水至铁水包内衬，造成耐材蚀损严重。本发明吹氧脱硅和脱磷解决了以前加入大量氧化铁皮熔化吸热造成铁水热能损失的问题，铁水温度比后者多提高约30～45℃，为脱磷、脱硫创造有利的动力学、热力学条件，明显提高了脱磷率和脱硫率。

权利要求

1.一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，其特征在于，采用在KR法铁水预处理装置的基础上增加侧吹氧枪的设计，铁水包到达铁水预处理装置的预处理位后扒去高炉渣并进行测温取样，降下搅拌头搅拌铁水，配加氧化铁皮并降下氧枪吹氧脱硅，脱硅完毕后扒去脱硅渣并测温取样；之后进行脱磷处理，吹氧并配加氧化铁皮和造渣剂，进行搅拌吹氧脱磷，脱磷完毕后扒渣并测温取样；最后进行脱硫处理，搅拌铁水并加入造渣剂进行搅拌脱硫，脱硫完毕后扒渣并测温取样；成分合格后，将铁水吊运至转炉；

侧吹氧枪布置于铁水预处理装置的预处理位上方平台，当侧吹氧枪处于吹氧位时枪体与搅拌头立柱的垂直距离是250 350mm，侧吹氧枪的工作行程达到3000mm，侧吹氧枪的枪头~

喷嘴与对侧铁水包内壁的最小直线距离是600mm，吹氧时手动调节枪头喷嘴位置避免铁水喷溅；

在铁水包扒渣回位后，搅拌头降至设定位且旋转速度达到55 65 r/min时，添加氧化铁~

皮和造渣剂进行脱硅和脱磷，转速在90 110 r/min时，降下氧枪吹氧，根据吹氧效果调整氧~

枪位置；脱硅和脱磷处理结束后，都要先提起氧枪再上升搅拌头，然后进行扒渣作业，之后进行脱硫；

铁水包内的铁水重量是70±5吨，成分及质量百分数满足C：3.0 4.5%、Si：0.40 0.60%、~ ~

Mn：0.20 0.50%、P：0.100 0.200%、S：0.015 0.100%，温度大于1300℃；

~ ~ ~

氧化铁皮的理化指标：按质量百分比计，TFe≥65%、FeO≥57%、Fe2O3≥40%、SiO2≤

0.82%、P≤0.029%、S≤0.056%，粒度1 5 mm；造渣剂由石灰和萤石按10∶1的质量配比组成，~

粒度在0.5 1.5mm之间占80wt%以上，小于0.5mm和大于1.5mm均<10wt%；石灰的理化指标：按~

质量百分比计，CaO≥90%、S≤0.050%、烧损≤2%，萤石的理化指标：按质量百分比计，CaF2≥

85%、S≤0.2%、H2O≤1%、SiO2≤4%；

3

加入氧化铁皮8 11 kg/t铁水，降枪吹氧脱硅，控制氧气流量20 30 Nm/min，吹氧时间~ ~

在8 min内；脱硅结束后扒渣并测温取样，铁水温度达到1340 1360℃，Si含量小于0.15wt%；

~

加入氧化铁皮9 10 kg/t铁水和造渣剂9 10 kg/t铁水，降枪吹氧脱磷，控制氧气流量

3 ~ ~

10 20 Nm /min，吹氧时间在8 min内；脱磷结束后扒渣并测温取样，铁水温度达到1320~ ~

1340℃，P含量小于0.015wt%；

加入造渣剂8 12 kg/t铁水，搅拌时间控制在9 min内，脱硫结束后扒渣并测温取样，铁~

水温度达到1290℃以上，S含量小于0.001wt%。

说明书

利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及到铁水预处理工序，具体为一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，属于钢铁冶炼领域。

背景技术

[0002] 随着经济发展和科技进步，社会对特种钢的需求持续增长，薄板用钢、汽车板、家电板、硅钢、管线钢等高端产品的市场销量在逐步提高。为提高特种钢的质量性能，各钢种
对有害元素P、S的含量要求也更加严格。目前，为达到产品的质量要求，各钢厂在冶炼特种
钢时都先经过铁水预处理进行脱磷、脱硫处理。为满足铁水脱磷、脱硫的化学反应条件，还
需先进行一道脱硅处理，这三道处理可简称为铁水“三脱”。

[0003] 目前，世界上应用最广泛最具有代表性的铁水预处理方法之一就是KR机械搅拌法。利用KR机械搅拌法进行铁水“三脱”就是将耐火材料制成的搅拌头叶片插入铁水液面下
一定深度，并按照一定转速旋转，铁水会随着搅拌头旋转形成“V”形旋涡，使加入的氧化铁
皮、石灰、萤石等颗粒在旋涡内由于湍动而分散，并沿着半径方向“吐出”，然后绕轴心旋转
和上浮于铁水中。在机械搅拌过程中，各种颗粒会卷入铁水中并与之均匀混合，增加反应物
的接触面积和碰撞几率，在动力学方面为铁水“三脱”创造有利条件。

[0004] 利用KR法进行铁水脱硅和脱磷时需加入大量氧化铁皮和造渣剂，这些冷料的熔解会吸收铁水大量热量，从而导致铁水温度大幅下降。根据相关研究资料，铁水温度下降会产
生以下不利影响：①脱硫处理是吸热过程，温度过低不利于其热力学条件；②从动力学因素
考虑，各元素在铁水和反应物中的扩散是各个反应的主要限制性环节，温度过低会降低各
反应物的传质系数，不利于反应进行；③铁水温度过低，会造成包底包壁粘铁增加铁耗，同
时造成转炉热值偏低冶炼困难。因此，如何在传统KR法的基础上，用高效率、低成本的手段
解决以上问题成为铁水预处理工序的重要任务。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，在传统KR装置的基础上添加侧吹氧枪设备，利用氧枪吹氧及添加
部分氧化铁皮为铁水供氧，与Si、P进行反应达到脱硅脱磷目的。因为氧气的气体特性，反应
物的接触更充分，脱硅和脱磷效果显著，还能减少氧化铁皮用量，从而减少了因大量氧化铁
皮加入造成的温度损失。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，采用在KR法铁水预处理装置的基础上增加侧吹氧枪的设计，铁水包到达铁水预处理装置的预处理位后扒去高炉
渣并进行测温取样，降下搅拌头搅拌铁水，配加氧化铁皮并降下氧枪吹氧脱硅，脱硅完毕后
扒去脱硅渣并测温取样；之后进行脱磷处理，吹氧并配加氧化铁皮和造渣剂，进行搅拌吹氧
脱磷，脱磷完毕后扒渣并测温取样；最后进行脱硫处理，搅拌铁水并加入造渣剂进行搅拌脱
硫，脱硫完毕后扒渣并测温取样；成分合格后，将铁水吊运至转炉。

[0008] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，侧吹氧枪布置于铁水预处理装置的预处理位上方平台，当侧吹氧枪处于吹氧位时枪体与搅拌头立柱的垂直距
离是250～350mm，侧吹氧枪的工作行程达到3000mm，侧吹氧枪的枪头喷嘴与对侧铁水包内
壁的最小直线距离是600mm，吹氧时手动调节枪头喷嘴位置避免铁水喷溅。

[0009] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，在铁水包扒渣回位后，搅拌头降至设定位且旋转速度达到55～65r/min时，添加氧化铁皮和造渣剂进行脱硅和
脱磷，转速在90～110r/min时，降下氧枪吹氧，根据吹氧效果调整氧枪位置；脱硅和脱磷处
理结束后，都要先提起氧枪再上升搅拌头，然后进行扒渣作业，之后进行脱硫。

[0010] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，铁水包内的铁水重量是70±5吨，成分及质量百分数满足C：3.0～4.5％、Si：0.40～0.60％、Mn：0.20～0.50％、
P：0.100～0.200％、S：0.015～0.100％，温度大于1300℃。

[0011] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，氧化铁皮的理化指标：按质量百分比计，TFe≥65％、FeO≥57％、Fe2O3≥40％、SiO2≤0.82％、P≤0.029％、S≤
0.056％，粒度1～5mm；造渣剂由石灰和萤石按10∶1的质量配比组成，粒度在0.5～1.5mm之
间占80wt％以上，小于0.5mm和大于1.5mm均<10wt％；石灰的理化指标：按质量百分比计，
CaO≥90％、S≤0.050％、烧损≤2％，萤石的理化指标：按质量百分比计，CaF2≥85％、S≤
0.2％、H2O≤1％、SiO2≤4％。

[0012] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，加入氧化铁皮8～3
11kg/t铁水，降枪吹氧脱硅，控制氧气流量20～30Nm /min，吹氧时间在8min内；脱硅结束后
扒渣并测温取样，铁水温度达到1340～1360℃，Si含量小于0.15wt％。

[0013] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，加入氧化铁皮9～3
10kg/t铁水和造渣剂9～10kg/t铁水，降枪吹氧脱磷，控制氧气流量10～20Nm/min，吹氧时
间在8min内；脱磷结束后扒渣并测温取样，铁水温度达到1320～1340℃，P含量小于
0.015wt％。

[0014] 所述的利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，加入造渣剂8～12kg/t铁水，搅拌时间控制在9min内，脱硫结束后扒渣并测温取样，铁水温度达到1290℃以
上，S含量小于0.001wt％。

[0015] 本发明的设计思想是：

[0016] 本发明提供了一种利用KR‑OB法进行铁水脱硅、脱磷、脱硫的预处理工艺，其创新点是：在KR法铁水预处理装置的基础上增加侧吹氧枪的设计，氧枪布置于处理位上方平台，
安装维护简单方便；当氧枪处于吹氧位时枪体与搅拌头立柱的垂直距离是300mm，氧枪的工
作行程达到3000mm，枪头喷嘴与对侧铁水包内壁的最小直线距离是600mm，吹氧时可以手动
调节枪头喷嘴位置避免铁水喷溅，也保证氧气气流不会吹到铁水预处理装置的搅拌头立
柱，也不会吹透铁水至铁水包内衬，造成耐材蚀损严重。从而，通过设计氧枪侧吹工艺流程
和工位设计，以提高“三脱”效率，降低钢水飞溅和耐材侵蚀。

[0017] 本发明的优点及有益效果是：

[0018] 本发明吹氧脱硅解决了加入大量氧化铁皮熔化吸热造成铁水热能损失的问题，提高了铁水热量，有效提高铁水温度30～45℃，为脱磷、脱硫创造有利的动力学、热力学条件，
提高P、S等反应物的传质系数，明显提高了脱硫率，降低了目标硫含量。

附图说明

[0019] 图1为KR‑OB装置的简易布置图。

[0020] 图2为氧枪吹氧的简单示意。其中，(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图。

[0021] 其中：1：储料仓、2：储料仓旋转给料器、3：称量仓、4：称量仓旋转给料器、5：伸缩加料管、6：铁水包、7：铁水罐车、8：搅拌头旋转电机、9：搅拌头、10：侧吹氧枪、11：搅拌头立柱。

具体实施方式

[0022] 如图1‑图2所示，本发明机械搅拌‑吹氧(KR‑OB)装置主要包括：储料仓1、储料仓旋转给料器2、称量仓3、称量仓旋转给料器4、伸缩加料管5、铁水包6、铁水罐车7、搅拌头旋转
电机8、搅拌头9、侧吹氧枪10、搅拌头立柱11等，具体结构如下：

[0023] 储料仓1的底部通过储料仓旋转给料器2与称量仓3相连通，称量仓3的底部通过称量仓旋转给料器4与伸缩加料管5的一端相连通，伸缩加料管5倾斜设置，其另一端与铁水罐
车7上的铁水包6相连通。铁水包6的上方设置搅拌头旋转电机8和侧吹氧枪10，搅拌头旋转
电机8下端通过搅拌头立柱11安装与铁水包6对应的搅拌头9，侧吹氧枪10倾斜设置，其下端
通过枪头喷嘴与铁水包6对应。

[0024] 如图2所示，本发明KR‑OB法进行铁水“三脱”的主要工艺流程是：①利用铁水罐车7将盛有铁水的铁水包6送至处理位后进行扒渣作业；②降下搅拌头9至设定位置后，打开搅
拌头旋转电机8，转速达到60r/min后，通过称量仓3和称量仓旋转给料器4将储料仓1内氧化
铁皮和造渣剂加入铁水；④提高搅拌头9转速至90～110r/min后，降下侧吹氧枪10，通过侧
吹氧枪10一端的枪头喷嘴伸至铁水包6内进行吹氧，枪头喷嘴沿吹氧方向与对侧铁水包6内
壁的最小间距是600mm，侧吹氧枪10位于铁水包6内的枪体部分与搅拌头立柱11的垂直距离
是300mm，根据吹氧效果适当调节氧枪位置，控制氧气流量和吹氧时间，在脱硅结束后扒渣
并测温取样；⑥然后依次进行脱磷处理和脱硫处理，脱硫处理不需要氧枪吹氧，铁水成分合
格后，将铁水吊运至转炉。

[0025] 在具体实施过程中，本发明进站铁水的重量在70±5吨(t)，成分及质量百分数满足C：3.0～4.5％、Si：0.40～0.60％、Mn：0.20～0.50％、P：0.100～0.200％、S：0.015～
0.100％，温度大于1300℃。

[0026] 在铁水包扒渣回位后，搅拌头降至设定位且当旋转速度达到60r/min时，添加氧化铁皮和造渣剂进行脱硅和脱磷，转速达到90～110r/min时，降下氧枪吹氧，根据吹氧效果适
当调整氧枪位置；脱硅或脱磷处理结束后先提起氧枪再上升搅拌头，然后进行扒渣作业，之
后进行脱硫。

[0027] 氧化铁皮的理化指标：按质量百分比计，TFe≥65％、FeO≥57％、Fe2O3≥40％、SiO2≤0.82％、P≤0.029％、S≤0.056％，粒度1～5mm；造渣剂由石灰和萤石按10∶1的质量配比
组成，粒度在0.5～1.5mm之间占80wt％以上，小于0.5mm和大于1.5mm均<10wt％；石灰的理
化指标：按质量百分比计，CaO≥90％、S≤0.050％、烧损≤2％，萤石的理化指标：按质量百
分比计，CaF2≥85％、S≤0.2％、H2O≤1％、SiO2≤4％。

[0028] 以下结合附图，通过实例对本发明的应用作进一步说明。

[0029] 实施例1：

[0030] 本实施例中，当70t铁水进站后首先扒去高炉渣并测温取样，成分温度合格后铁水包回位，之后降下搅拌头至设定位，转速达到60r/min时加入700kg氧化铁皮，提高转速至
95r/min形成铁水涡流，降下侧吹氧枪，喷嘴距离对面铁水包的内壁700mm，向铁水涡流壁吹
3
氧，氧气流量在25Nm/min，吹氧8min后依次提起侧吹氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，
铁水中Si含量和温度符合目标要求；铁水包回位后，再次下降搅拌头并加入650kg氧化铁皮
3
和680kg造渣剂，加料流程如上，随后降下侧吹氧枪向铁水涡流壁吹氧，氧气流量在15Nm /
min，吹氧7.5min后依次提起侧吹氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中P含量和温度
符合目标要求；铁水包扒渣结束回位后，下降搅拌头搅拌铁水并加入650kg脱硫剂，加料流
程如上，搅拌9min后提起搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中S含量和温度符合目标要求；
最后，将合格铁水送往转炉炼钢。

[0031] 实施例1的铁水“三脱”流程中每次测温取样的结果如表1所示。

[0032] 实施例2：

[0033] 本实施例中，当72t铁水进站后首先扒去高炉渣并测温取样，成分温度合格后铁水包回位，之后降下搅拌头至设定位，转速达到60r/min时加入620kg氧化铁皮，提高转速至
95r/min形成铁水涡流，降下侧吹氧枪，喷嘴距离对面铁水包的内壁720mm，向铁水涡流壁吹
3
氧，氧气流量在25Nm/min，吹氧8min后依次提起侧吹氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，
铁水中Si含量和温度符合目标要求；铁水包回位后，再次下降搅拌头并加入650kg氧化铁皮
3
和680kg造渣剂，加料流程如上，随后降下侧吹氧枪向铁水涡流壁吹氧，氧气流量在15Nm /
min，吹氧8min后依次提起氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中P含量和温度符合目
标要求；铁水包扒渣结束回位后，下降搅拌头搅拌铁水并加入700kg脱硫剂，加料流程如上，
搅拌8min后提起搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中S含量和温度符合目标要求；最后，将
合格铁水送往转炉炼钢。

[0034] 实施例2的铁水“三脱”流程中每次测温取样的结果如表1所示。

[0035] 实施例3：

[0036] 本实施例中，当69t铁水进站后首先扒去高炉渣并测温取样，成分温度合格后铁水包回位，之后降下搅拌头至设定位，转速达到60r/min时加入600kg氧化铁皮，提高转速至
100r/min形成铁水涡流，降下侧吹氧枪，喷嘴距离对面铁水包的内壁680mm，向铁水涡流壁
3
吹氧，氧气流量在25Nm/min，吹氧8min后依次提起氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁
水中Si含量和温度符合目标要求；铁水包回位后，再次下降搅拌头并加入450kg氧化铁皮和
3
500kg造渣剂，加料流程如上，随后降下侧吹氧枪向铁水涡流壁吹氧，氧气流量在15Nm /
min，吹氧7min后依次提起氧枪和搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中P含量和温度符合目
标要求；铁水包扒渣结束回位后，下降搅拌头搅拌铁水并加入600kg脱硫剂，加料流程如上，
搅拌8min后提起搅拌头，然后扒渣并测温取样，铁水中S含量和温度符合目标要求；最后，将
合格铁水送往转炉炼钢。

[0037] 实施例3的铁水“三脱”流程中每次测温取样的结果如表1所示。

[0038] 表1各实施例中每次测温取样的成分(质量百分数wt％)和温度

[0039]

[0040] 实施例结果表明，本发明在KR法机械搅拌装置的基础上添加侧吹氧枪的设计，氧枪位于处理位上方平台，当其处于吹氧位时枪体与搅拌头立柱的垂直间距是300mm，氧枪的
工作行程达到3000mm，枪头喷嘴与对侧铁水包的内壁的最小间距是600mm，吹氧时可以手动
调节喷嘴位置避免铁水喷溅，也保证氧气气流不会吹到立柱也不会吹透铁水至铁水包内
衬，造成耐材蚀损严重。在铁水“三脱”处理时，利用吹氧替代大部分氧化铁皮，提供O氧化Si
和P，进行脱硅处理和脱磷处理。