铁水预脱硫为优化冶金生产工艺的不可缺少的工序之一，它可降低连续铸钢|炼铁的焦比和提高生产率，减少炼钢的石灰消耗量和渣量等，从而降低了生产成本。铁水进入炼钢炉冶炼之前，脱除其中硫的铁水预处理工艺，也称铁水炉外脱硫。

随着现代工业生产和科学技术的迅速发展，对钢材质量的要求日益提高。例如，为了避免钢坯(特别是连铸|轧钢板坯)产生内部裂纹和得到良好的表面质量，要求普通钢的含硫量小于0.020%；为了使结构钢具有均匀的机械性能(即减少各向异性)，要求钢中含硫量小于0.010%；为了使石油和天然气输送管、石油精炼设备用钢、海上采油平台用钢、低温用钢、厚船板钢和航空用钢等具有抗氢致裂纹性能、更均匀的机械性能和更高的冲击韧性，硅钢具有良好的电磁性能，薄板钢具有优良的深冲性能等等，要求钢中含硫量小于0.005%(甚至小于0.002%～0.001%)。要求如此低硫的钢材，用传统的高炉连续铸钢|炼铁一转炉炼钢工艺是很难生产的，只有在炼钢之前加上铁水预脱硫工序、炼钢之后加上炉外精炼工艺才能生产。

当高炉用的焦炭硫含量较高，出炉铁水的硫含量不符合炼钢要求；或高炉采用了酸性渣的操作，减少渣量，以降低焦比及增加产量；或需要排放碱金属时，则炉内不能充分脱硫，出炉铁水的硫含量高，这就需要采用铁水的炉外单一脱硫法，以进一步降低铁水的硫含量。另外，随着连续铸钢技术的发展和低硫钢、超低硫钢需要量的增加，要求进一步降低转炉入炉铁水的硫含量，以减少石灰造渣料的用量，实现少渣操作，并使铁的收得率提高。因此，也需要进行铁水常规的炉外脱硫处理。

除易切削钢外，硫是影响钢的质量和性能的主要有害元素，直接决定着钢材的加工性能和适用性能。铁水脱硫可在高炉内、转炉内和高炉出铁后脱硫站进行。高炉内脱硫技术可行，经济性差；转炉内缺少还原性气氛，因此脱硫能力受限；而进入转炉前的铁水中脱硫的热力学条件优越(铁水中[C]、[P]和[si]含量高使硫的活度系数 增大，铁水中 比钢液中高3~4倍)，性价比高，称为脱硫的主要方式。

工业上采用的铁水脱硫剂主要有两类：一类是以石灰基为主，如石灰(CaO)，电石( )等；另一类是纯镁或镁基脱硫剂(配加石灰、电石、焦炭等)。虽然镁的价格较高，但脱硫效果好、用量少、综合成本低。脱硫剂的形状随加入方式的不同而变化，可制成粉末、细粒、团块、锭条、镁焦等各种形状。

铁水预脱硫的处理方法，按照脱硫剂加入方式和铁水搅拌方法的不同，有铺散法、摇包法、机械搅拌法、喷吹法、喂线法等。其中，喷吹法具有操作灵活、处理铁水量大、费用低、效果好等一系列优点，得到了广泛的采用。

经脱硫预处理后铁水的硫含量不应高于0.015%，生产超低硫钢种用的铁水不应高于0.005%。

(1)KR搅拌法

在铁水罐内通过搅拌器旋转搅动铁水，使铁水产生旋涡，将加入的脱硫剂卷入铁水内部进行充分反应，从而实现铁水脱硫，具有脱硫效率高、脱硫剂耗量少、金属损耗低等特点。设备配置示意图如图1所示。

(2)喷吹法

喷吹法是将脱硫剂用载气经喷枪吹入运送铁水的鱼雷罐车或是炼钢厂的铁水包里，使粉剂与铁水充分接触，在上浮过程中将硫去除。如图2所示为铁水喷吹脱硫设备配置示意图。

硫除了在易切削钢中能起到积极作用外，作为有害元素必须在冶炼过程中去除。为得到表面质量高的连铸坯，避免铸坯产生内部裂纹，要求普通钢中的含硫量小于0.02%；为了使结构钢具有均匀的力学性能，减少各向异性，要求钢中的硫含量小于0.01%；为了使石油和天然气输送管道、石油精炼设备用钢、海上采油平台用钢、低温用钢、厚船板钢和航空用钢等具有抗氢致裂纹性能、更均匀的力学性能和更高的冲击韧性，硅钢具有良好的导磁性，薄板钢具有优良的深冲击性能等，要求钢中的硫含量小于0.005%(甚至小于0.002%～0.001%)。靠传统的高炉、转炉脱硫已难以满足用户对钢的含硫量日趋严格的要求。

要求以低硫含量钢水为条件的连铸技术的迅速发展，使得大多数钢种都要求平均含硫量在0.015%以下，对某些超纯净钢硫的含量要求降到0.001%。传统的高炉一转炉工艺难以满足连铸工艺发展的需要。

高炉脱硫比转炉脱硫容易，但高炉脱硫必须提高渣碱度，从而增加焦比，同时因低硫原料的日益匮乏及价格的不利变化，使得高炉脱硫在经济上的优势荡然无存。转炉炼钢过程是个氧化过程，转炉由于炉内冶炼过程热力学条件的制约，脱硫率低，一般仅为30%左右。为适当放宽高炉生产的铁水硫含量和转炉的少渣吹炼，给高炉减轻负担，降低焦比，减少渣量，提高生产能力、降低钢铁生产的综合成本，需要采用铁水预处理工序。

由于已有的低硫原料和燃料的来源会逐渐减少，铁水中的硫含量可能要相应提高，为此，铁水预脱硫处理就显得格外重要，这也使炉外脱硫工艺得到迅速发展。

为保证钢的质量，必须在炉外对铁水进行脱硫预处理。铁水炉外脱硫工艺在经济上和技术上是合理的和可行的，主要原因在于以下几方面。

(1)铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性好的元素，因此在使用不同类型的脱硫剂，特别是强脱硫剂，如钙、镁、稀土等金属及其合金时，不会发生大量的烧损，以致影响脱硫反应进行。 ’

(2)铁水中的碳、硅等元素能大大提高硫在铁水中的活度系数，致使硫较容易脱到低水平。铁水中的氧含量较低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫。铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有益。

(3)铁水炉外脱硫可以在鱼雷罐、铁水罐中进行，也可以在铁水沟中进行，这样可减少投资。

(4)在铁水预脱硫的过程中铁水成分的变化，比炼钢和钢水处理中钢水成分的变化对最终钢种影响小。

(5)铁水硫含量可以降低到超低含量，有利于转炉冶炼优质钢和合金钢，扩大冶炼品种，生产出具有高附加值的优质钢材。

(6)能保证炼钢吃精料，降低转炉炼钢生产成本，提高生产率；蒂森公司研究表明，在铁水含硫量为0.06%和钢中含硫量为0.018%的条件下，如果将铁水中的含硫量从0.025%降低到0.017%，可以使转炉炉渣碱度从4降到3，石灰的消耗量减少20kg/t铁，渣量减少25kg/t铁，铁的收得率提高0.6%。

(7)解放高炉生产能力，高炉脱硫负担减轻，可降低炉渣碱度，减少渣量，减轻碱金属的危害，有利于冶炼低硅铁，使高炉稳定顺行，降低焦比，提高作业率，高炉每降低铁水中0.001%的含硫量，需增加焦比2～3kg/t铁；而进行炉外脱硫，可以降低焦比30～40kg/t铁，产量提高5%～8%。

(8)可以有效地提高铁、钢、材系统的综合效益。硫、磷是决定连铸坯质量的关键因素，铁水预处理是实现全连铸、近终形连铸连轧和热装热送新工艺的最经济、最可靠的技术保障。

早在1877年伊顿(A．E．Eaton)和贝克(L．Beck)就提出可用苏打作为铁水的脱硫剂。早期的铁水炉外脱硫采用简易的铺撤法，即在高炉出铁时发现铁水含硫过高，立即往铁水沟中撤放苏打进行脱硫，从而得到合格的铁水。后来，美国的拜尔斯公司(A．M．ByersCo)于1927年开发了在铁水罐中加苏打粉对化铁炉铁水进行脱硫的方法，脱硫后的铁水用于酸性转炉炼钢。由于此法苏打较贵，钠的气化损失较多和易侵蚀罐衬等原因，未能推广使用。而后，英国的纽厄尔(Newell)等人于1948年向铁水罐中加入石灰和萤石等混合粉剂进行铁水脱硫，但由于效果不佳，也未能推广。

自20世纪60年代以来，对低硫钢([S]≤0.01%)和超低硫钢([S]≤0.005%)的需求量激剧增加，促使铁水预脱硫技术得到迅速的发展。最先研制成功的铁水预脱硫技术有回转炉法和摇包法。回转炉法是由瑞典的卡林(B．Kalling)等人在1947年试验成功的，用石灰粉进行铁水脱硫。并于1950年在瑞典的苏拉哈默(Surahammar)工厂建成15t回转炉投产。但由于此法处理时间长达30min、铁水温度下降过多、炉衬寿命低和处理量受限制等问题，故未能推广。

摇包脱硫法由瑞典的伊克托普(S．Eketorp)和卡林研制成功的，于1959年在瑞典多姆纳维特(Dom narfvet)工厂建成3.0t偏心单向回转摇包，用CaCz进行铁水脱硫。随后新日铁的八幡钢铁厂引进了30t摇包。1962年神户钢铁公司尼崎钢铁厂对此法进行了改进，研制成功40t的正逆双向回转摇包法，又称DM法(Duo VorticalMixingCoverter)。摇包法在一定程度上克服了回转炉法的缺点，于70年代曾在工业生产中应用较多。但摇包法要求较大的驱动功率，故只适用于较小容量的铁水包，因此发展不快。

为了解决大批量铁水的脱硫问题和克服容器运动法的缺点，相继开发了多种机械搅拌法脱硫和吹气搅拌脱硫等方法。这些方法的特点是无需容器运动，由插入铁水内的搅拌器或通过铁水内部的气泡，使铁水与脱硫剂很好地接触而加速脱硫。这是铁水脱硫技术的很大进步。

机械搅拌法脱硫中主要有KR法、RS法和DO法。KR法(KambaraReactor)是新日铁广烟制铁所于1963年开始研制，并于1965年投入工业生产。以后被日本钢管和住友金属公司等采用，铁水罐容量可达200t以上。RS法(Rheinstahl)是德国莱茵钢铁厂的克雷默(F．Kraemei’)等人于1969年研制成功的，后来曼内斯曼(Mannesmann)公司引进了200t：的RS装置。欧洲各国也采用此法。DO法(Demag一Ostbelg)是德国德马克公司的奥斯特伯格(J．E．Ostherg)于1966年研制成功的，并于1968年在德国的奥古斯特蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiltteAG)建成95t的D0装置。这些方法利用机械搅拌f乍用使铁水与脱硫剂很好地接触，脱硫效率高而稳定，能得到低硫或超低硫铁水。但它们的主要缺点是设备比较复杂，需要二次扒渣、铁水温度降低较多和罐衬寿命较低等，因此仅在60～70年代有一定的发展，但在铁水喷粉脱硫法研制成功后，就不再新建这类装置了。

吹气搅拌脱硫法中主要有PDS法和GMR法。PDS法(Porous plug methord)又称透气塞脱硫法，它是将脱硫剂加在铁水面上，通过装在铁水包底部的透气塞头吹入气体，搅动铁水进行脱硫。新日铁的八幡钢铁厂在1968年投产70t的PDS法装置。后来新日铁的广烟钢铁厂对此法作了改进，使用专用铁水包，能连续处理4包铁水，称为CLDS法(铁水包连续脱硫法)。GMR法(Gas LiftMixingReactoI)也称气泡泵环流搅拌法，它是神户钢铁公司利用“气泡泵”原理而研制成的。于1973年研制成功，并于1974年在加古川厂投产一台200t的GMR装置。吹气搅拌法的操作简便，设备费用较低，但由于脱硫效率稍差，因此也没能推广。70年代以后喷射冶金技术发展非常迅速，喷粉法已成为当今铁水预脱硫的主流方法。铁水喷粉脱硫法最初由德国博克默维赖因(Boehumer Verein)工厂的波尔(H．Pohl)等人于1963年研制成功，铁水罐容量为40t。由于当时喷射冶金技术处于开发初期，如粉剂输送、控制和铁水喷溅等问题未很好解决，因此发展较缓慢。直到1969年，德国奥古斯蒂森冶金公司(AugustThyssen—HiietteAG)的米切斯纳(w。Meichsner)等人研制成功鱼雷罐车铁水喷粉脱硫法，称为ATH法。稍后，新日本钢铁公司也试验成功鱼雷罐车顶喷粉脱硫法(Desulpho rization by Top Injection Process)简称TDS法，并于1971年在名古屋钢铁厂正式投产。鱼雷罐车的容量为250t或300t，这样就解决了大批量铁水的脱硫问题。由于此法具有处理能力大、反应速度快(即处理时间短)、自动化程度高、脱硫效率高、操作费用和设备费用低等优点，因此它正在代替其他的脱硫方法，已成为当今铁水预处理的主流方法。

此外，自1972年以来，美国、加拿大、前苏联和德国等相继开发用镁一焦、镁一钢屑团块和镁一白云石团块等的脱硫剂。它们是将焦炭块或钢屑团块浸入镁水中而制成，并将它们放入石墨钟罩内，再插入铁水中，放出镁蒸气与铁水接触而进行脱硫，故此法称为钟罩法脱硫(plunging bell method)。由于此法镁的气化速率控制较难等问题，后来被喷吹镁一石灰粉或包盐镁粒等所取代。