CN102559998A - 一种钢包在线喷粉脱硫工艺 - Google Patents

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张国栋
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一种钢包在线喷粉脱硫工艺，属于钢铁冶金的钢水炉外精炼技术领域。钢水在出钢过程中通过加入小粒状石灰进行渣洗预脱硫后，在精炼站喷枪通过炉盖插入钢水包底部再喷入钝化石灰粉进行脱硫，整个工艺在出钢线上实现。该工艺具有脱硫节奏快，整个周期在18min以内；生产成本低，与传统LF炉脱硫工艺比较，可以减少处理成本约20元/t钢。对于钢水平均硫含量0.032％，经过脱硫工艺可使钢水平均硫含量降到0.009％，脱硫率71.88％。对于大规模处理[S]＜0.01％的普碳及低合金钢种，该工艺具有低碳节能的显著特点。

Description

一种钢包在线喷粉脱硫工艺
技术领域
本发明属于钢铁冶金的钢水炉外精炼技术领域，特别是提供了一种钢包在线喷粉脱硫工艺。
背景技术
目前炉外精炼钢水脱硫工艺主要有两种：一是LF炉造渣脱硫工艺，往钢包中加入石灰、萤石、合成渣等脱硫剂，通过电极通电加热化渣、底吹氩搅拌实现钢渣界面反应脱硫。加入脱硫剂10～15kg/t，精炼周期35～45min，电耗35Kwh/t.钢，脱硫率在70％左右。二是KIP、IR-UT单独钢水喷吹脱硫站工艺，即在浸渍罩内用载气将脱硫剂(CaO、CaF2、CaSi粉)喷入钢水，脱硫剂直接与钢水反应脱硫。处理周期28～35min，粉剂消耗～15kg/t，脱硫率在60～70％。
LF炉脱硫工艺缺点：脱硫剂通过固定位置的溜槽加在了钢水表面，反应速度较慢，处理时间长，精炼周期一般在35～45min，很难与快节奏转炉生产相匹配；温降大，由于处理时间的延长，钢水处理温降较大，为保证浇注温度，必需通电加热，电耗一般大于35Kwh/t.钢，处理电耗成本就增加近20元/t钢。如按年处理100万吨计算，则需多排放3.5万吨CO2；另外石墨电极加热会导致钢水的增碳、增氮问题，造成对钢水的污染。
KIP、IR-UT喷粉站工艺缺点：建设单独的喷粉脱硫站，需要配套建设相应的烟气除尘设施，投资成本很大；脱硫浸渍罩直径仅为钢包直径的1/3～1/2，还有1/2～2/3钢液面暴露在大气中，喷粉过程中该部分钢液面翻腾将会带来较大温降，也易造成钢液吸氮与二次氧化；浸渍罩需插入钢水中操作，其耐材维护及消耗成本较大；从低碳节能角度来讲，单独喷粉脱硫站不适用于大规模生产普碳及低合金钢时脱硫工艺，因此国内某大型钢厂引进该工艺后应用也不是很多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢包在线喷粉脱硫工艺，钢水在出钢过程中通过加入小粒状石灰进行渣洗预脱硫后，在精炼站喷枪通过炉盖插入钢水包底部再喷入钝化石灰粉进行脱硫，整个工艺在出钢线上实现。实现了高效、低成本对钢水进行脱硫处理，充分利用已有在线设施，仅增加喷枪及喷吹系统，开发快节奏、低碳节能的钢水脱硫工艺。
实现本发明的设备(现场已具备)包括钢包盖升降装置、喷枪、气封装置、喂丝机、钢包、带有除尘口与加料口的钢包盖、底吹透气砖、喷吹罐、喷吹管路等组件。转炉出钢后，装有钢水的钢包放置在出钢线上的钢水车上，钢包上方安装有钢包盖，钢包盖开有喷吹孔和除尘孔。在钢包盖上方设置喷枪、气封装置、喷吹罐、喷吹管路和喂丝机。其中喷枪由带加强肋钢管作为内管，外部采用含耐热钢纤维增强的高铝质浇注料打结，耐火材料Al2O3≥70％，SiO2＜5％，CaO≤1％，耐热钢纤维含量≥4％，体积密度≥2.9g/cm3，喷枪内管直径DN32，采用单孔直筒形枪头，具有强度高、寿命长的特点。本发明可充分利用了现有在线精炼站设施如钢包、钢包车、钢包盖及提升、喂丝机、除尘管路等设备，节省大量设备投资。
本发明的工艺步骤为：
(1)转炉出钢时，先往钢包内加入含铝渣料进行钢水脱氧，保证铝含量达到0.03～0.05重量％，提高后续喷粉脱硫率。
(2)在钢包内渣洗预脱硫：出钢过程中往钢包内加入小粒状石灰，利用出钢过程中钢水的冲击力，将小粒状石灰与钢水充分混合搅拌进行脱硫反应，小颗粒石灰加入量5～6kg/t钢，颗粒度为3～5mm。
(3)调整钢包底吹氩流量：钢水中的硫与小颗粒石灰反应，硫进入渣相逐步上浮在钢水表面；此时将钢水通过运输车运输到精炼跨在线精炼站，测温取样后，降下钢包盖，把底吹氩流量从150～300Nl/min调整到50～100Nl/min，维持1～3min底吹氩。
(4)钢包内喷粉脱硫：设定喷吹参数后，启动喷粉脱硫装置，开始喷粉脱硫过程。脱硫过程控制的工艺参数如下：
1)喷吹参数：喷吹压力0.25～0.35MPa，载气流量设定35～50Nm3/h；喷吹速度：40～100kg/min；喷吹脱硫剂4～6kg/t钢水；喷枪距包底300～500mm。
2)喷吹粉剂：钝化CaO粉；CaO粉剂成分：＞95％CaO，＜2％MgO，＜0.5％H2O；粉剂粒度：95％＜63μm，100％＜1mm。
3)喷吹速度：40～100kg/min。
4)载气：氩气，纯度＞99.9％。
5)喷粉脱硫温降：出钢温度控制在1650～1700℃，喷粉前的平均温度为1628℃，喷粉过程的平均温降为41℃，结束的温度为1567～1587℃。
6)脱硫效果：对于钢水平均硫含量0.032％，渣洗和喷粉脱硫工艺可使钢水平均硫含量降到0.009％，脱硫率70～72％；
5脱硫剂喷完后自动提枪、提包盖。
对于铝镇静钢种和低碳硅脱氧钢种，需要喂丝进行氧活度调节时，可在线进行喂丝处理。处理后钢包车开到钢水接收跨送下道工序。
本发明的优点：
本脱硫工艺与传统LF炉脱硫工艺比较，可以减少二氧化碳排放量30～40kg/t钢。该工艺充分利用现有精炼站在线设施，如钢包、钢包车、钢包盖及除尘设施等，结合转炉出钢良好的动力学条件进行渣洗预脱硫，加上精炼站内喷粉进一步脱硫，钢水的脱硫率达70％以上，而且使用的脱硫剂仅为简单易得的CaO粉，有效的降低生产和设备成本。由于处理时间短，整个周期在18min以内，小于一般常规转炉冶炼周期35min，适合在线布置在转炉出钢线上，实现转炉-在线喷粉-连铸快节奏生产模式。
附图说明
图1为钢包在线喷粉脱硫工艺实施装置示意图。其中包括钢包盖升降装置1、喷枪2、气封装置3、喂丝机4、钢包5、带有除尘口与加料口的钢包盖6、底吹透气砖7。
具体实施方式
本发明适用80-300t钢包在线喷粉脱硫工艺。
实例：在100t转炉车间内钢包在线喷粉脱硫装置上实施。
1转炉出钢时，先往钢包内加入含铝渣料进行钢水脱氧，平均铝含量达到0.03％，提高后续喷粉脱硫率。
2渣洗预脱硫
在出钢过程中加入小粒状石灰渣洗预脱硫，小颗粒石灰加入量5kg/t钢，颗粒度为3～5mm。
3调整底吹氩
把底吹氩流量从150～200Nl/min调整到50～75Nl/min，维持1～3min底吹氩。
4喷粉脱硫参数控制如下
1)喷吹参数：喷吹压力0.27MPa，载气流量设定35Nm3/h；喷吹速度：40kg/min；喷吹脱硫剂5kg/t钢水；喷枪距包底300mm。
2)喷吹粉剂：钝化CaO粉；CaO粉剂成分：＞95％CaO，＜2％MgO，＜0.5％H2O；粉剂粒度：95％＜63μm，100％＜1mm。
3)喷吹速度：40kg/min。
4)载气：氩气，纯度＞99.9％。
5)喷粉脱硫温降：出钢温度控制在1658℃，喷粉前的平均温度为1618℃，喷粉过程的平均温降为41℃，结束的温度为1577℃。
6)脱硫效果：对于钢水平均硫含量0.032％，渣洗和喷粉脱硫工艺可使钢水平均硫含量降到0.009％，脱硫率71.88％；
5脱硫剂喷完后自动提枪、提包盖，冶炼A42(1010)钢种时，喂入CaSi线1.5kg/t.钢，钢水氧活度控制在0.0015～0.002％。处理后钢包车开到钢水接收跨送下道工序。

Claims (2)

1.一种钢包在线喷粉脱硫工艺，其特征在于，工艺步骤为：
(1)转炉出钢时，先往钢包内加入含铝渣料进行钢水脱氧，保证铝含量达到0.03～0.05重量％；
(2)在钢包内渣洗预脱硫：出钢过程中往钢包内加入小粒状石灰，利用出钢过程中钢水的冲击力，将小粒状石灰与钢水充分混合搅拌进行脱硫反应，小颗粒石灰加入量5～6kg/t钢，颗粒度为3～5mm；
(3)调整钢包底吹氩流量：钢水中的硫与小颗粒石灰反应，硫进入渣相逐步上浮在钢水表面；此时将钢水通过运输车运输到精炼跨在线精炼站，测温取样后，降下钢包盖，把底吹氩流量从150～300Nl/min调整到50～100Nl/min，维持1～3min底吹氩；
(4)钢包内喷粉脱硫：设定喷吹参数后，启动喷粉脱硫装置，开始喷粉脱硫过程；脱硫过程控制的工艺参数如下：
喷吹参数：喷吹压力0.25～0.35MPa，载气流量设定35～50Nm3/h；喷吹速度：40～100kg/min；喷吹脱硫剂4～6kg/t钢水；喷枪距包底300～500mm；
喷吹粉剂：钝化CaO粉；CaO粉剂成分：＞95％CaO，＜2％MgO，＜0.5％H2O；粉剂粒度：95％＜63μm，100％＜1mm；
喷吹速度：40～100kg/min；
载气：氩气，纯度＞99.9％；
喷粉脱硫温降：出钢温度控制在1650～1700℃，喷粉前的平均温度为1628℃，喷粉过程的平均温降为41℃，结束的温度为1567～1587℃；
脱硫效果：对于钢水平均硫含量0.032％，渣洗和喷粉脱硫使钢水平均硫含量降到0.009％，脱硫率70～72％；
(5)脱硫剂喷完后自动提枪、提包盖。
2.根据权利要求1所述的钢包在线喷粉脱硫工艺，其特征在于，对于铝镇静钢种和低碳硅脱氧钢种，需要喂丝进行氧活度调节时，在线进行喂丝处理；处理后钢包车开到钢水接收跨送下道工序。
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