铸铁脱硫的综述

侯海龙，宋 斌，孙 光，李伯超

(黑龙江省冶金研究所，哈尔滨150040)

硫是铸铁中的长存元素，它会降低其铸造性能和机械性能。用冲天炉熔化铁锭得到的铁水，由于重熔的增硫作用，使铁水的含硫量增加。高牌号的铸铁要求硫含量＜0.010%。在球墨铸铁中硫过多易生成夹杂，产生夹渣，皮下气孔等缺陷，应控制硫含量≤0.030%。几十年来国内外生产工艺中，几乎全部对铁水进行炉外脱硫处理。

1 脱硫剂的选择

脱硫剂种类繁多，主要有苏打、电石、石灰、镁、镁焦、苛性钠、氨基等以及在此基础之上组成的多种复合脱硫剂。

1.1 苏打(Na2 CO3)脱硫

苏打的脱硫能力是生石灰的3～4倍，脱硫效率较高，用量为5～10kg/t铁水，脱硫效率为40%～50%。

1.2 生石灰(CaO)脱硫

生石灰脱硫效率为25%～30%。美国某厂用N2喷吹石灰粉，将铁水含硫量脱至0.03%以下，石灰用量16.8kg/t，效率为50%;日本某厂用N2喷吹法，脱硫剂为90%CaO+5%CaF2+5%焦粉，用量为5kg/t铁，效率达90%。

1.3 电石(CaC2)脱硫

利用电石脱硫，用量为10kg/t铁，脱硫效率可达80%～85%，用氮气搅拌，效果更好。日本某厂用氮气喷吹小于150的电石，铁水含硫量可达0.003%的水平。

1.4 金属镁的脱硫

使用镁量为0.45kg/铁时，铁水含硫量可由0.06%脱至0.02%。用含90%Mg的粒状镁，消耗量为0.7～1.0kg/t铁，可 脱 硫 至0.003%～0.002%。但此法易产生喷溅，应采取保护措施。

1.5 镁焦脱硫

用镁焦脱硫，可使铁水含硫量由0.03%～0.05%降至0.008%～0.003%。

1.6 其它脱硫剂

在铁水中倒入NaOH，最高脱硫效率可达91%～92%，但这种方法工艺复杂，成本高，采用较少。也有采用氨基氰化钙(CaCN2)和石灰系复合脱硫剂等。湖南印刷机械厂采用硅钙合金脱硫，使原铁水含硫量由0.08%～0.10%脱至0.03%～0.06%。

2 炉外脱硫的工艺

2.1 炉前脱硫法

这种方法是在高炉出铁过程中，把苏打粉均匀地加入铁水流中。此种方法的缺点是脱硫率低且污染环境。

我国有些中小型企业仍使用这种方法脱硫。这种脱硫方法的优点是投资少，占地面积小，处理工艺简单，能满足普通铸铁的要求。

日本钢管株式会社采用铁水沟连续脱硫方法。即在高炉出铁时设置一脱硫搅拌池，脱硫剂采用CaC2，脱硫效率为75%。

2.2 倒包法

倒包法是利用铁水倒入铁水包中的动能使脱硫剂与铁水间达到良好的反应接触。在倒包法中常用的是苏打法，此法最好效果可使含硫0.1%的高硫铁水脱至0.008%。苏打法脱硫的最优点是经济效果好，适合于处理高硫铁水，设备简单，缺点是渣浸蚀性强，包衬损失快，烟尘量大。

日本某厂用倒包法，脱硫剂为90%CaO，5%萤石，5%焦粉，用量为5kg/t铁，脱硫效率达到90%.

2.3 机械搅拌法

机械搅拌法采用固体脱硫剂。常用的有生石灰、碳化钙、氰氨化钙和石灰加苏打混合脱硫剂等。由于机械搅拌作用，使脱硫剂与铁水间的接触面积大大增加。

日本采用机械搅拌式连续脱硫，当加入1%CaC2时，每小时连续处理25t铁水，含硫量可从0.09%降至0.012%，同时较好的解决了铁水的降温问题。

2.4 喷吹法

喷吹法的工作原理是将粉状脱硫剂和作为载体的气体同时向铁水中喷吹，搅动铁水而脱硫，脱硫剂均采用固体脱硫剂。脱硫过程中，由于产生大量气体，使铁水搅拌加剧，脱硫剂利用率高。

美国、日本、西德都广泛采用铁水罐内喷吹脱硫剂法，可使脱硫至0.005%。新日铁和日本加古川钢铁所还采用底吹和气体提升法脱硫。格鲁吉亚工学院研制成功了一种侧吹粉剂进入洗包内脱硫法，效果也很好。

2.5 摇包法

摇包法处理是依靠铁水的离心力产生涡流来加强脱硫。1965年日本人获得了双向摇包的专利，其特点是处理工艺简单，脱硫率高，铁水降温少，脱硫率为80%以上。

2.6 气体扰动法

气体扰动法脱硫是铸铁熔炼工艺的一项高脱硫技术。1968年美国clearfield机器公司第一次成功使用了多孔塞连续脱硫技术。多孔塞法具有投资少、脱硫率高、温度损失少等优点，在英、美、日、德等国家应用非常广泛。欧美一些国家又把多孔塞法与球化、孕育工艺相结合，使该法进入了新的发展阶段。我国的常州柴油机厂和无锡柴油机厂等都应用多孔塞法进行脱硫，取得了良好的效果。

2.7 镁粒脱硫法

苏联高尔基汽车制造厂研究出在感应炉内加镁粒的脱硫装置。镁粒脱硫法的原理是在储镁粒的料斗中吹入压缩空气带到钟罩内脱硫。镁粒的加入量为0.8kg/t铁水。可将铁水含硫量从0.15%～0.03%降至0.01%以下。

2.8 镁焦脱硫法

镁焦是将灼热的焦炭在液态镁中浸泡，使金属镁的含量达45%以上。镁焦浸入铁水时，焦炭中的镁沸腾并溶解于铁水中，然后镁同硫化合成硫化镁，浮到铁水表面。使用镁焦脱硫法脱硫效率可达80%。

2.9 其它脱硫处理工艺

日本曾用纸套管加入添加剂，再将纸套管在钢棒上用手动式机械运动使装有添加剂的端部置于铁水中进行脱硫。此外还有电磁搅拌法和电解法。

黑龙江省冶金研究所利用合金芯线技术在对球墨铸铁中进行脱硫。脱硫剂为CaC2芯线，每米线CaC2粉重152g，铁水脱硫处理温度为1 410℃～1 430℃，喂线速度为22～23m/min。当芯线加入量为75m/t铁水时，硫含量从0.025%降至0.008%，脱硫效率为68%;当芯线加入量为100m/t铁水时，硫含量从0.034%降至0.007%，脱硫效率为79.4%。

3 结语

铸铁脱硫处理是熔炼工艺中的重要一环。各种方法在不断完善、不断创新又相互融合。在生产规模、设备投资、铁水硫量要求等各自不同的要求下，选择出最佳的脱硫设备和脱硫剂，使之兼有净化铁水，改善组织，强化基体的作用。不断完善脱硫处理工艺不但能使铸铁质量更近一步提高，还可以简化工艺，降低成本，降低劳动强度，改善工作环境，取得良好的经济效益。