1 搅拌条件对铁水脱S反应的影响
为了适应钢材高质量化的要求，铁水预处理工艺的重要性正日益增大。作为NKK（日本钢管公司）主要生产流程环节的机械搅拌式铁水脱S法（简称KR法），一直在设法提高其脱S率。在原来采用水模试验装置研究铁水液面形状对脱S熔剂颗粒的卷入有重要影响的基础上，现进一步采用小型脱S试验装置查明了铁水液面形状对铁水脱S反应的影响。
1.1 试验条件及试验装置
主要试验条件：铁水成分Fe-4.7%C-0.04%S、重量70kg、温度1300℃；脱S熔剂CaO-CaF2+Al。KR的搅拌叶轮转速270~800转/分、转子高度50mm、直径100mm、转子浸入铁水面以下50~150mm。主要试验装置为直径φ250mm的高频感应炉加热铁水，调整其成分和温度到规定值后，用马达驱动浸渍于铁水中的叶轮旋转，同时由上方按5kg/t铁的量加入脱S熔剂，并按规定时间对铁水取样，以调整其脱S行为。
1.2 结果及考察
无论叶轮转速如何,表观上都能以由（1）式所示时间的一次反应进行整理：
d[s]/dt=k（[s]-[s]e） （1）
式中k为脱S反应速度常数（1/min）
当将搅拌叶轮置于铁水面以下100mm（即浸入深度范围50~150mm的中段）时，从叶能转速、铁水液面旋涡距静止液面的计算及实测深度、与脱S速度之间的关系可知，铁水旋涡凹陷深度的实测与计算值极为一致，由计算式可以预测铁水液面形状；脱S速度随叶轮转速的增大而增大，当旋涡凹陷深度达到叶轮部位时，脱S速度显著增大，这是因脱S熔剂被卷入了铁水内部而增大了脱S反应接触界面即反应速度之故。另外，可以用叶轮的搅拌动能整理铁水卷入熔剂后的脱S速度；即使叶轮位置不同，也可以调整搅拌能（即叶能转速）获得相同的脱S速度；即使搅拌能相同，叶轮位置越深，则脱S速度越高。
1.3 结语
采用小型KR设备研究了在叶轮搅拌条件下的铁水液面形状与其脱S速度间的关系。结果表明，铁水面凹陷深度和叶轮位置的关系以及搅拌能（即转速），都对脱S反应产生重要影响，在相同搅拌能下，叶轮浸渍越深，则脱S速度越快。
2 采用还原性气体开发的机械搅拌式高效铁水脱S技术
川崎制铁公司2002年曾通过试验研究查明了铁水温度和搅拌叶轮转速对机械搅拌式脱S反应速度的影响：即使在以脱P铁水作为对象的1250℃低温条件下，提高叶轮搅拌能也可以增大脱S反应速度。以脱P铁水作为对象时，除了考虑温度的影响之外，还须考虑脱P渣的混入而造成（铁水中）氧分压增加的影响。
川崎公司技术研究所和千叶制铁所采用4吨低频感应炉调查了还原性气体对铁水脱S反应速度的影响，以所得试验结果为基础，确认了新开发脱S设备的脱S效果。
2.1 实验方法
实验条件：炉子容量4t；铁水温度1250℃，其成分为4.50%C、0.050%P、0.030%S；搅拌用叶轮转速250转/分；脱S熔剂为石灰-5%萤石，用量为7.5kg/t铁；喷吹焦炉煤气、丙烷作为载气（流量100NL/分）喷吹脱S熔剂，喷吹采用两种方式，一是将脱S熔剂喷入铁水面以下200mm深处，二是喷吹到铁水面以上50mm的空间。
实验采用脱P后的1250℃低温铁水进行脱S处理：当搅拌用叶轮转速达到250转/分后，分9批次将脱S熔剂喷向铁水，确认熔剂被卷入铁水内部以后，再继续下个批次的喷吹。
2.2 实验结果
根据脱S反应是1次反应的原理，整理了脱S试验中铁水S含量随时间的变化：较之不喷吹还原性气体，喷吹焦炉煤气、丙烷气增大了铁水脱S速度；在相同的气体流量下，与以H2气作为主要成分的焦炉煤气相比，丙烷气的脱S效果更好；无论是将还原性气体和脱S熔剂喷吹到铁水面以下或以上，其脱S行为都基本相同，即气体喷吹方式的不同所引起的差别较小。在脱S处理中，铁水内的氧分压因还原性气体的喷入而下降，即氧分压的下降是用还原性气体提高脱S速度的主要原因。
在千叶制铁所的大生产用铁水脱S设备上，喷吹还原性气体取得了明显的效果：使用丙烷气后，使脱S剂反应效率提高了20%~30%。
2.3 结语
在4t炉上用还原性气体可明显提高铁水脱S速度；将开发技术应用于大生产，可降低脱S剂单耗20%~30%。
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