铁水预脱硅 (desiliconization of hot metal)
铁水进入炼钢炉前的降硅处理。它是发展较早的一种铁水预处理工艺，是分步精炼工艺的发展。能改善炼钢炉的技术经济指标，降低炼钢费用，也可作为预处理脱磷、脱硫的前处理，可降低脱磷处理剂消耗，进一步生产纯净优质钢。 简史 铁水预处理脱硅开始较早，1897年曾有人用平炉进行了脱硅脱磷的预备精炼工业试验，闪光灯柔光罩20世纪初进行了混铁炉脱硅，到40年代试验了高炉出铁时的脱硅，中国于50年代曾在鞍山钢铁公司实施过预备精炼炉脱硅和高炉铁水沟脱硅，这些都对改善平炉炼钢的冶炼技术经济指标和提高生产率起了良好的作用。到了90年代，基于对优质钢材的需求，以及钢铁生产工艺本身节省资源和能量、减少渣量等公害的需要，日本发展了以脱硅、脱磷为目的的铁水预处理。此后发展成两类预脱硅工艺，一类是作为铁水同时脱磷、脱硫的前工序，以提高其效率，这种铁水进入转炉只需完成脱碳和提高温度，炉渣减少到微量保护渣层的程度，主要生产高纯钢种；另一类是作为降低转炉渣量的措施。1985年前后日本各大厂曾广泛采用，主要在高炉炉前进行。后来，由于高炉冶炼低硅铁技术的发展，这类预脱硅方法已较少使用。
按硅在渣相和金属相问的分配比可表示为式(2)：
式中Lsi为硅在渣铁间分配率；Csi为硅容量(Ksi／γ(sio2 ) )；a [O] 为氧在铁水中活度；f [si] 为硅在铁水中活度系数；γ(sio2 )为氧化硅在渣相中的活度系数；K’ Si为反应式(1)的平衡常数。在碳饱和铁水中硅的活度系数根据各元素相互作用系数按下式计算：
按一般炼钢生铁计算，f Si约在7～8之间。硅容量Csi ， 表示了渣相的溶硅能力。它与渣中二氧化硅的活度系数，γ(sio2 )成反比。硅容量和渣成分有密切关系。图1给出了FeO--SiO
2--CaO--CaF2渣系的硅容量。从以上热力学性质可以看出：(1)在一定温度和生铁成分条件下，脱硅能力决定于渣相的硅容量和供氧强度。(2)脱硅过程中随着生铁成分的变化(硅锰等含量下降)f Si下降。
用氧化铁脱硅发生以下反应：
光碟机[Si]+2(FeO)= (SiO2 )+2Fe (4)
此反应可认为分成以下步骤：硅自铁水向渣铁界面转移；渣铁界面的化学反应；二氧化硅从渣铁界面向渣中转移；渣中氧化铁向渣铁界面转移。成田等人用氧化铁脱硅实验发现：渣中FeO含量大于40％时，铁水中硅向渣铁界面扩散是反应的限制环节。FeO含量小于10％时，渣中FeO向渣铁界面扩散是反应的限制环节。FeO含量在10％～40％之间，为两种扩散的混合控制。按硅在铁水中扩散为控制环节时，反应速度可写成
式中K si 为铁水中硅的表观传质系数，cm／s；A为渣铁间界面积，cm2 ；V为铁水体积，cm3 ； [％船用倾斜仪Si] 为时间t 时铁水中硅含量；[％Si] *为时间t 时界面硅含量。若渣铁界面有足够的(FeO)脱硅渣，渣铁处于平衡状态，界面铁水的硅含量[％Si]≈0，则式(5)积分可得式(6)：
式中[%Si] 0 为铁水中起始硅含量。将实验结果按 - d[％Si] / dt 和 [％Si] 的关系作图2，可
以证实，反应初期脱硅按式(5)3生行，与式(6)的直线式一致。与[％Si]。、铁量、渣成分、渣量无关，只受搅拌强度的影响。按式(6)计算的K si与温度的关系求活化能为15kcal／mol。此值近似于饱和碳铁水中硅的扩散活化能。这也说明反应初期铁水中硅的扩散是限制性环节。反应后半期逐渐偏离直线。其偏离值相当于式(5)中KsiA / V [％Si]*值。由初期的Ksi和A／V求[％Si]*，得出各时期的(FeO)％与[％Si]*／[％Si]的关系图3，结果是(％FeO)≥40％[％Si]*／[％Si] =0。若外延至(%FeO)≈10％时[％Si]*／[％Si] =1。
大贯一雄等人用气体氧喷吹脱硅，实验研究了上浮过程中的反应模型。将反应分为喷前端、上浮过程和顶渣／铁水界面三个区。前端为铁水中Fe、Si、Mn、C与O2 的反应区。后两区均为FeO与铁水中Si、Mn反应区。喷吹过程顶渣中FeO在人防系统5％以下，可以认为与顶渣的反应是受渣中传质控制的。但大部分反应是在上浮过程中发生的。对整体来说可按混合控制考虑。
脱硅工艺 硅一直作为转炉炼钢的发热元素。但随着转炉容量增加和冶炼技术的进步，需要由硅提供的热量逐渐减少。又由于减少渣量对炼钢技术经济指标改善十分有利，所以对铁水含硅量的要求逐渐降低，尤其是需要预处理脱磷脱硫的铁水。根据不同的冶炼工艺和技术经济条件，大致可分为以下两种情况：(1)对需要脱磷脱硫预处理的铁水，其硅含量分成两种，如果使用苏打系熔剂，则硅含量要求小于0．10％；如果使用石灰系熔剂，则
硅含量要求小于0．15％。因为高于此值时熔剂首先用于脱硅，不能脱磷，不利于提高脱磷渣碱度(脱磷渣碱度CaO／SiO2为3．5～6．0)和脱磷剂利用率。(2)对直接供给转炉炼钢的铁水，按不同对象钢种(指高温或低温出钢)，以[Si]0．gis地图制作5％为基准，改变硅含量对炼钢时铁矿石加入量、炉渣碱度、渣中TFe量和铁收得率、锰铁合金消耗、渣量和喷溅损失等对冶炼成本的影响，得出低温(1610℃±10℃)出钢要求的铁水含硅量以0．20％时成本最低，大于或小于0．2％时都引起成本升高。高温(1700℃±10℃)出钢要求的铁水含硅量小于0．40％，高于0．40％时则引起成本上升。
脱硅方式 按处理场所不同分为在高炉出铁过程中连续脱硅和在铁水罐(或车)中间歇处理两种；按加入方法有自然落下的上置法，喷在铁水面上的顶喷法和喷插入铁水的喷吹法等；按搅拌方法有吹气搅拌、铁水落下流搅拌、喷吹的气粉流搅拌和叶轮搅拌。脱硅方式的选择主要根据铁水含硅量、要求处理后的含硅量和已有设备限制等条件来确定。若铁水含硅量大于0．45％～0监视门．50％，应设置高炉炉前脱硅。若铁水需预处理脱磷、脱硫，需先在铁水罐中脱硅，将含硅量降至0．10％～0．15％以下。
出铁场脱硅 有的脱硅剂以皮带或溜槽自然落下加入铁水沟，经铁水落下流将脱硅剂卷入
进行反应。有的铁水沟有落差，脱硅剂高点加入，过落差点有一段反应距离，再设置撇渣器将脱硅渣分离。硅含量可由0．50％降至0．20％，锰也有下降。有的脱硅剂以加速添加方式进行。一种为插入铁水的喷，以高速气粉流喷入，喷处铁水沟改造为圆形反应坑。喷为横吹4孔；另一种喷在铁水面上，以高速气粉流向铁水投射。有的投射点在铁水沟，该处改造为较宽较深的反应室。有的投射点在摆动流嘴处。这些加速添加方式都改善了反应的动力学条件。同时还需克服喷溅过大、耐火材料侵蚀等问题。
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