CN101492753A - 铁水机械搅拌脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转炉炼钢前铁水炉外脱硫方法，具体地说是一种用于铁水罐中铁水脱硫预处理的铁水机械搅拌脱硫方法，它是将铁水罐上方搅拌器的搅拌叶沉浸在的铁水中一定的深度，通过搅拌器的旋转搅动，使铁水表面上的脱硫剂卷入铁水中混合脱硫的方法。其特别之处在于：所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的15～105％。进一步地，所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的35～80％。更优的，所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的45～65％。本发明的方法较普通KR法，扩展了脱硫剂与铁水的接触区域，提高了脱硫反应速度与脱硫剂的利用率。

Description

铁水机械搅拌脱硫方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢前铁水炉外脱硫方法，具体地说是一种用于铁水罐中铁水脱硫预处理的铁水机械搅拌脱硫方法。

背景技术

铁水机械搅拌脱硫是通过插入铁水罐中铁水内部的搅拌器的旋转搅动，使铁水与脱硫剂混合接触进行脱硫的方法，主要包括莱茵法和KR(Kambara Reactor)法。这两种铁水机械搅拌脱硫方法的搅拌器都是由旋转轴与搅拌叶组成，四片搅拌叶沿旋转轴周向成十字形均匀布置，搅拌器沿铁水罐中心线插入铁水，并要求铁水罐中心线与搅拌器中心线偏差＜50mm；区别仅在于搅拌器插入铁水的深度不同。莱茵法只是将搅拌器的搅拌叶部分地插入铁水中，通过搅拌使铁水罐上部的铁水和铁水表面上的脱硫剂形成旋涡，互相混合接触，并通过循环流动使整个铁水罐内的铁水抵达上层脱硫区域实现脱硫；KR法则是将搅拌器的搅拌叶沉浸在铁水中一定的深度，通过搅拌器的旋转搅动，使铁水表面上的脱硫剂卷入铁水中进行混合脱硫，扩大了旋涡深度和脱硫反应区域，增强了铁水的循环流动，达到了加快脱硫速度、缩短脱硫时间、提高脱硫效率、降低脱硫剂消耗的综合效果。由于KR法优良的使用性能，使其成为目前国内外铁水机械搅拌脱硫唯一得到推广应用的方法。如何更有效地改善机械搅拌脱硫的动力学条件，进一步提高KR法的脱硫使用性能，已越来越引起人们的关注，并激起了众多科技工作者的研究激情，先后报道了多种改进方法。例如：公开号为CN 1944686A的中国专利《KR法脱硫罐底吹法》提供了一种KR法脱硫罐底吹法，是在KR法的基础上，通过布置在罐底的透气砖向罐内吹入高压氮气，促进铁水中脱硫渣的上浮，达到提高脱硫速度与铁水纯净度的目的。公开号为CN 1664128A的中国专利《一种铁水复合脱硫方法》提供了一种铁水复合脱硫方法，采用枪头带十字形叶片搅拌器的旋转喷枪，通过喷枪的旋转喷吹与搅拌器的旋转搅拌，实现同时喷吹与搅拌的复合脱硫。授权公告号为CN 201031236Y中国专利《一种铁水脱硫搅拌头》公开了一种搅拌叶迎铁面为前凹弧形面、背铁面为上凹下凸多段弧形面、侧面为由下而上外倾斜面的铁水脱硫搅拌器，通过异形结构搅拌叶，达到提高搅拌器对脱硫剂的搅拌卷吸强度、改善脱硫动力学条件的目的。

由上述常规机械搅拌脱硫法可见，改善脱硫动力学条件的手段是通过搅拌器旋转形成的旋涡来促进铁水与脱硫剂的混合，由于KR法旋涡深度大于莱茵法，因而，KR法的脱硫动力学条件优，但普通的KR法要求搅拌器与铁水罐同心以使流场均匀，却忽视了卷入铁水中的脱硫剂的径向分散与撒开，导致铁水中脱硫剂的分散区域小，若能强化铁水中脱硫剂的分散，将能大幅度增加铁水与脱硫剂的混合接触脱硫区域，显著改善铁水机械搅拌脱硫效果。在上述的专利中，罐底吹气方式虽有利于脱硫渣的上浮，但缩短了脱硫剂在铁水中的停留时间，同时，每罐次脱硫消耗一块透气砖，增加了铁水脱硫成本。喷吹与搅拌的复合脱硫方式虽改善了脱硫动力学条件，但喷吹系统的高压旋转密封困难，可靠性差，设备投资大，难以满足安全稳定生产的需要，在实际生产中未能推广应用。异形叶片结构搅拌器虽增进了轴向卷吸力，提高了旋转涡流强度，但异形叶片结构增大了搅拌器的制作难度，并在现场热修过程中难以保持叶片形状，不利于实际生产应用的推广。此外，上述专利涉及的方法中搅拌器与铁水罐都是同心布置的，都未解决卷入铁水中的脱硫剂的径向分散与撒开问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有铁水机械搅拌脱硫方法存在的脱硫剂径向分散与撒开效果不佳，导致铁水中脱硫剂的分散区域与脱硫反应区域小的问题，提供一种铁水机械搅拌脱硫方法，能够改善搅拌脱硫的动力学条件，提高机械搅拌的脱硫效果。

针对上述目的，本发明提供的铁水机械搅拌脱硫方法，是将铁水罐上方搅拌器的搅拌叶沉浸在的铁水中一定的深度，通过搅拌器的旋转搅动，使铁水表面上的脱硫剂卷入铁水中混合脱硫的方法。其特别之处在于：所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的15～105％。

进一步地，所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的35～80％。

更优的，所述搅拌器中心线与铁水罐中心线的偏离距离E为搅拌叶径向长度L的45～65％。

本发明的有益效果在于：该方法采取了搅拌器偏离铁水罐中心线插入的偏心搅拌方式，这种偏心搅拌引起漩涡中心与搅拌器中心线不重合，在搅拌器旋转搅拌作用下，铁水与脱硫剂混合物涡流中心偏离搅拌器轴心，在搅拌叶长度方向的某个部位卷入，通过搅拌叶片的旋转撞击作用，团聚的铁水与脱硫剂被击碎分散，促进了搅拌叶片之间脱硫剂与铁水的接触混合，提高了脱硫反应速度与脱硫剂的利用率；此外，在搅拌过程中，通过铁水与脱硫剂的不均匀循环流动，搅拌器叶片之间铁水与脱硫剂混合物流场与静压分布沿铁水罐周向呈周期性变化，增强了卷入铁水与脱硫剂混合物的外排动力，使脱硫剂顺利地沿铁水罐径向分散与撒开，达到扩展脱硫剂与铁水的混合接触区域的效果，进一步提高了脱硫反应速度与脱硫剂的利用率。所以，较普通KR法，使用本发明的搅拌脱硫方法，铁水中脱硫剂的分散区域广、脱硫速度快、脱硫剂的利用率高。

附图说明

图1为采用本发明方法的搅拌器与铁水罐位置关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例、实验例对本发明的铁水机械搅拌脱硫方法作进一步详细描述：

如图1，本发明的铁水机械搅拌脱硫方法是将铁水罐2上方搅拌器1的搅拌叶4沉浸在铁水3中一定的深度，且搅拌器1中心线与铁水罐2中心线偏离搅拌叶4径向长度L的15～105％，通过搅拌器1的旋转搅动，使铁水3表面上的脱硫剂卷入铁水3中混合脱硫的方法。

在100tKR铁水搅拌脱硫设备上，采用常规十字形四叶结构的搅拌器1，在搅拌器1转速为100转/min、插入铁水3深度为1200mm的条件下，分别使搅拌器1中心线与铁水罐2中心线重合、搅拌器1中心线与铁水罐2中心线偏离距离E为搅拌叶4径向长度L的20％、30％、50％、60％、70％和80％进行工业性实验，测定了脱硫反应前后铁水3中硫的质量百分比和搅拌时间，其中涉及的主要参数及有关脱硫效果的测量结果如表1所示。

此外，在模拟实际生产的KR搅拌脱硫实验装置上，采用常规十字形四叶结构的模拟搅拌器，搅拌器转速为132转/min、插入深度为200mm，进行了水模实验。实验中，用水模拟铁水，用聚苯乙烯泡沫模拟脱硫剂，并与相同实验条件下的普通KR法比较。通过对实验中拍摄的照片进行测量估测出了铁水与脱硫剂的反应区域所占体积。与普通KR法比较得出，使用本发明的搅拌方法，其铁水与脱硫剂的接触反应区域得到了明显扩展，具体参数和测量结果如表2所示。

结合上述的实施例和实验例可以得到，在其它工艺条件相同的情况下达到相同的脱硫效果，同搅拌器1中心线与铁水罐2中心线近似重合相比，搅拌器1中心线与铁水罐2中心线的偏离距离E为搅拌叶4径向长度L的15～105％时，铁水与脱硫剂的反应区域明显扩大，脱硫时间显著缩短，尤以E/L在35％～80％为优，在45～65％达到最佳效果。

在实际的工业实施过程中，当采用不同规格的铁水罐2时，搅拌器1的规格及其插入铁水3的深度均满足相应的常规工艺要求即可。搅拌器1也可采用不同于四片的叶片数或者不同的叶片结构。

表1

表2

实验例	搅拌器转速(转/min)	搅拌器插入深度(mm)	偏心距离E/L(％)	反应区域扩展(％)
					1	132	200	20	15
2	132	200	30	20
					3	132	200	67	40
4	132	200	80	25
					5	132	200	100	15

Claims (3)

1.一种铁水机械搅拌脱硫方法，是将铁水罐(2)上方搅拌器(1)的搅拌叶(4)沉浸在的铁水(3)中一定的深度，通过搅拌器(1)的旋转搅动，使铁水(3)表面上的脱硫剂卷入铁水(3)中混合脱硫的方法，其特征在于：所述搅拌器(1)中心线与铁水罐(2)中心线的偏离距离E为搅拌叶(4)径向长度L的15～105％。

2.根据权利要求1所述的铁水机械搅拌脱硫方法，其特征在于：所述搅拌器(1)中心线与铁水罐(2)中心线的偏离距离E为搅拌叶(4)径向长度L的35～80％。

3.根据权利要求1所述的铁水机械搅拌脱硫方法，其特征在于：所述搅拌器(1)中心线与铁水罐(2)中心线的偏离距离E为搅拌叶(4)径向长度L的45～65％。

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