CN103114174B - 鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，依次包括如下步骤：铁水进站、测温取样、下枪喷吹、投加稀渣改性剂、起枪结束喷吹、测温取样、投加保温剂和铁水出站，在下枪喷吹步骤中在鱼雷罐中交叉倾斜插入两支L形喷枪同时喷吹脱硫，所述两支L形喷枪的喷吹口分别指向鱼雷罐的两个端壁。本发明脱硫效率高、生产能力大、操作简单、实施方便、脱硫稳定、成本较低，适于广泛应用于铁水预处理领域。

Description

鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法。

背景技术

硫是钢中主要的杂质元素，在钢的冶炼过程中必须最大限度地去除。随着用户对钢材质量要求的不断提高，对钢中的硫含量要求就愈加严苛，铁水脱硫的重要性亦愈加凸现。铁水预处理脱硫对改善炼钢的技术经济指标和提高钢的质量非常有利，已经成为钢铁冶金工艺流程中必不可少的一个重要工序。过去的40多年里，在铁水预处理的热力学、动力学机理及反应器理论和实践方面进行了大量研究，使其工艺技术日趋完善。特别是近10多年来，综合其对环境的影响、工程投资、脱硫效率、操作成本、可靠性等因素，铁水脱硫工艺技术呈脱硫剂由钙基系到镁基系、脱硫反应容器由鱼雷罐到铁水罐的发展趋势。

鱼雷罐单枪斜插喷吹脱硫方法由原西德奥古斯蒂森冶金公司发明，简称为ATH法，并于1970年在蒂森公司180吨鱼雷罐上成功应用，具体为将一支外衬为耐火材料的L形喷枪2与水平方向成60°角斜插入鱼雷罐1内的铁水液面3深处进行喷吹脱硫，并通过喷吹罐4与储料罐5相连，如图1所示。1971年日本新日铁在引进ATH法基础上，试验成功鱼雷罐顶喷粉脱硫法，简称TDS法，与ATH法不同的是，在TDS法中，喷枪2的插入方式由斜插改为垂直插入鱼雷罐1内的铁水液面3深处，喷枪2结构由原单口喷枪改进为双喷吹口倒T形喷枪，并通过喷吹罐4与储料罐5相连，如图2所示，其特点是在较小的喷吹压力下，即使粉剂粒度细小，也可以实现粉剂与载气之间完全分离，并使气泡内粉剂被吹到尽量远离喷枪的铁水内，延长其上浮的路程和时间，使反应效率提高。经过40多年的发展，两种鱼雷罐喷吹脱硫方法对脱硫剂的适应性得到普遍认可，鱼雷罐的公称容量也得到大幅度提高，并均在实际生产中得到一定的推广应用。但由于鱼雷罐的细长形鱼雷状结构特征，导致鱼雷罐熔池深度浅、脱硫反应动力学条件差、两端壁处铁水静止区域（死区）大、铁水回硫高、对铁水深脱硫适应性差，已有逐渐被铁水罐喷吹脱硫所取代的发展趋势，并在新建的铁水脱硫生产线中已经不采用鱼雷罐喷吹脱硫工艺。但对于已投运的鱼雷罐喷吹脱硫生产线，由于设备改造成本高、鱼雷罐优良的保温性能以及运输线路加固困难等因素，特别对于目前经营形式十分严峻的钢铁企业，已投运的鱼雷罐喷吹脱硫生产线仍有保留的价值，为此，针对其脱硫反应动力学条件差的难题，国内外相关学者就改善鱼雷罐喷吹脱硫反应动力学条件进行了很多有益的研究：如文献“王楠. 浸入式喷粉铁水脱硫过程的模拟研究，东北大学博士论文[M].2000年11月”，基于TDS法与ATH法的技术特点，采用水模试验的方法与不同结构形式的喷枪，对比研究了相关工艺参数与结构参数对TDS法与ATH法脱硫反应动力学条件的影响规律，结果表明，在试验条件下，ATH法的混匀时间小于TDS法，即ATH法的脱硫反应动力学条件优于TDS法，并在宝钢鱼雷罐喷吹脱硫系统改造中得到应用，取得了改善鱼雷罐喷吹脱硫效率的一定效果。文献“于学斌等，320t鱼雷罐内铁水流场的物理模拟，河南冶金，2006，增刊”中记载，设计的新型喷枪结构对TDS法反应动力学条件带来了良好的影响，结构表明，倒T形喷枪上增设压制喷吹口起到了促进鱼雷罐内铁水的循环流动，与常规倒T性喷枪相比，铁水回硫量平均下降50%，但未见到实际生产应用的报道。此外，中国专利申请“李江，胡铁山，王刚等.混铁车多方位复合喷吹进行铁水预处理的方法及装置，专利申请公开号：CN1461812A，2003.12.17”，针对TDS法流动死区大、铁水回硫高的不足，提出了利用供气砖向鱼雷罐内喷吹惰性气体从而加强铁水搅拌的技术措施，即：在鱼雷罐底部和侧部安装透气耐火砖，在喷枪喷吹脱硫的同时，通过透气砖向铁水内部喷入惰性气体，强化对鱼雷罐死区的搅拌，促进鱼雷罐内铁水循环，扩大脱硫剂与铁水的反应界面，提高脱硫剂与铁水的反应速度，但也未见到实际生产的报道。

综合上述关于鱼雷罐铁水喷吹脱硫技术特点的分析以及近十多年来的技术发展状况，对于目前已推广应用的TDS法与ATH法，ATH法具有更好的脱硫反应动力学条件，但对于因鱼雷罐细长形结构导致的脱硫反应动力学条件差的问题，尽管研究的一些改进措施在实验室取得了较好的改善效果，但因实施困难、可靠性不足、操作繁琐等原因而未能在实际生产中得到应用，因而，有必要开发实施简单、操作方便、运行稳定可靠、改善效果优良的新技术研究，不断提高鱼雷罐喷吹脱硫工艺的生命力及其对冶炼钢种技术要求的适应性。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种脱硫效率高、生产能力大、操作简单方便、脱硫稳定、成本较低的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法。

为实现上述目的，本发明所设计的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，依次包括如下步骤：铁水进站、测温取样、下枪喷吹、投加稀渣改性剂、起枪结束喷吹、测温取样、投加保温剂和铁水出站，在下枪喷吹步骤中在鱼雷罐中交叉倾斜插入两支L形喷枪同时喷吹脱硫，所述两支L形喷枪的喷吹口分别指向鱼雷罐的两个端壁。

作为优选方案，所述两支L形喷枪以鱼雷罐长度对称面为中心对称布置，L形喷枪轴线与鱼雷罐长度对称面夹角α为15°~30°。

进一步地，所述L形喷枪的喷吹口轴线向下倾角β为0°~5°。

再进一步地，所述L形喷枪的喷吹口轴线向下倾角β为1°~3°。

还进一步地，两只L形喷枪的喷吹口中心距离d为鱼雷罐罐口直径D的1~3倍，即d=（1~3）D。

更进一步地，两只L形喷枪交叉点与铁水液面距离为H，鱼雷罐罐口至铁水液面距离为Hi，两者的关系表达式为：H=Hi±0.5D。

更进一步地，所述L形喷枪的喷吹口与鱼雷罐罐底间的距离h为150mm~350mm。

更进一步地，所述L形喷枪的喷吹口与鱼雷罐罐底间的距离h为250mm。

更进一步地，所述两只L形喷枪分别通过独立的喷吹罐与独立的储料罐相连，各支L形喷枪的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的50%~100%。

更进一步地，在下枪喷吹与起枪结束喷吹步骤中两支L形喷枪均为同时动作。

本发明的工作原理是这样的：基于鱼雷罐的细长形鱼雷状的结构特点，针对鱼雷罐熔池深度浅、脱硫反应动力学条件差、两端壁处铁水静止区域（死区）大、铁水回硫高等不足，以改善鱼雷罐喷吹脱硫反应动力学条件为目的，提供一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其主要工艺流程与常规ATH法与TDS法相同，均为：铁水进站、测温取样、下枪喷吹、投加稀渣改性剂、起枪结束喷吹、测温取样、投加保温剂、铁水出站。其中当下枪喷吹过程中在鱼雷罐中交叉倾斜插入两支L形喷枪进行同时喷吹脱硫。通过结构尺寸完全相同的两支L形喷枪在鱼雷罐中插入方式、布置形式、喷吹方向等的设计，提高喷吹搅拌动能与脱硫剂喷吹量，延长脱硫剂在铁水中的停留时间，扩大喷吹搅拌区域，促进鱼雷罐两端壁处铁水静止区域（死区）的均匀对称循环流动，避免喷枪交叉点对铁水循环流动的遏制作用，达到显著改善喷吹脱硫反应动力学条件的目的。通过水模试验，结果表明，在保持L形喷枪轴线与鱼雷罐长度对称面夹角α或两支L形喷枪交叉点与铁水液面距离H不变的条件下，随着H或α的增大，两支喷枪的喷吹口中心之间距离d增大，有利于铁水搅拌区域的增大，但将恶化喷枪的受力、变形与破损状况；在两支喷枪的共同喷吹过程中，通过独立的储料罐与喷吹罐进行每支喷枪的控制设计，便于各支喷枪喷吹状态与鱼雷罐内铁水流场的稳定，维持脱硫反应动力学条件的持续改进效果，提高铁水脱硫效率；通过相关操作控制参数（α、β、H、d、h、q）的优化，保持和提高喷吹搅拌强度，提高脱硫剂的气泡穿透率与反应效率，达到降低脱硫剂消耗、缩短脱硫周期，提高脱硫设备生产能力。此外，在实际生产中，通过在原鱼雷罐喷吹脱硫设备系统上新增一套喷吹设备或将两个脱硫工位喷吹系统合并，并进行适当的设备改造，便可在现有脱硫系统上采用本发明的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法进行铁水喷吹脱硫。

综上所述，本发明的优点在于：脱硫效率高、生产能力大、操作简单、实施方便、脱硫稳定、成本较低。

附图说明

图1为传统ATH法喷吹工艺所需的部件结构示意图；

图2为传统TDS法喷吹工艺所需的部件结构示意图；

图3为本发明中鱼雷罐、L形喷枪、储料罐和喷吹罐的结构示意图；

图4为图3中鱼雷罐和L形喷枪的结构放大示意图；

图5为喷吹口中心轴线向下倾斜的结构放大示意图；

图6为两支L形喷枪交叉点位于鱼雷罐内的结构放大示意图；

图7为两支L形喷枪交叉点位于鱼雷罐罐口处的结构放大示意图；

图8为两支L形喷枪交叉点位于鱼雷罐罐口上方的结构放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

图1中现有的ATH法喷吹工艺和图2中现有的TDS法喷吹工艺在背景技术中已有描述，在此不再赘述。

实施例1：

参见图3至图5，本发明的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法中涉及到鱼雷罐1、L形喷枪2、喷吹罐4和储料罐5。

所述鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法依次包括如下步骤：铁水进站、测温取样、下枪喷吹、投加稀渣改性剂、起枪结束喷吹、测温取样、投加保温剂和铁水出站，其中，在下枪喷吹步骤中在鱼雷罐1中交叉倾斜插入两支L形喷枪2同时喷吹脱硫，所述两支L形喷枪2的喷吹口2.1分别指向鱼雷罐1的两个端壁1.1。

两支L形喷枪2以鱼雷罐长度对称面1.2为中心对称布置，L形喷枪2轴线与鱼雷罐长度对称面1.2夹角α为20°，所述L形喷枪2的喷吹口2.1轴线向下倾角β为1°，两只L形喷枪2的喷吹口2.1中心距离d为鱼雷罐罐口1.3直径D的1.5倍，即d=1.5D。两只L形喷枪2交叉点与铁水液面3距离为H，鱼雷罐罐口1.3至铁水液面3距离为Hi，在本实施例中两者的关系为：H=Hi﹣0.5D。所述L形喷枪2的喷吹口2.1与鱼雷罐罐底1.4间的距离h为200mm，两只L形喷枪2分别通过独立的喷吹罐4与独立的储料罐5相连，各支L形喷枪2的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的50%，在下枪喷吹与起枪结束喷吹步骤中两支L形喷枪2均为同时动作。

实施例2：

参见图3、图5和图6，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：L形喷枪2轴线与鱼雷罐长度对称面1.2夹角α为15°，所述L形喷枪2的喷吹口2.1轴线向下倾角β为3°，两只L形喷枪2的喷吹口2.1中心距离d与鱼雷罐罐口1.3直径D相同，即d=D。两只L形喷枪2交叉点与铁水液面3距离为H，鱼雷罐罐口1.3至铁水液面3距离为Hi，在本实施例中两者的关系为：H=Hi﹣0.3D。所述L形喷枪2的喷吹口2.1与鱼雷罐罐底1.4间的距离h为250mm，各支L形喷枪2的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的70%。

实施例3：

参见图3和图7，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：L形喷枪2轴线与鱼雷罐长度对称面1.2夹角α为30°，所述L形喷枪2的喷吹口2.1轴线向下倾角β为0°，两只L形喷枪2的喷吹口2.1中心距离d为鱼雷罐罐口1.3直径D的2.5倍，即d=2.5D。两只L形喷枪2交叉点与铁水液面3距离为H，鱼雷罐罐口1.3至铁水液面3距离为Hi，在本实施例中两者的关系为：H=Hi。所述L形喷枪2的喷吹口2.1与鱼雷罐罐底1.4间的距离h为200mm，各支L形喷枪2的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的80%。

实施例4：

参见图3和图8，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：L形喷枪2轴线与鱼雷罐长度对称面1.2夹角α为30°，所述L形喷枪2的喷吹口2.1轴线向下倾角β为5°，两只L形喷枪2的喷吹口2.1中心距离d为鱼雷罐罐口1.3直径D的3倍，即d=3D。两只L形喷枪2交叉点与铁水液面3距离为H，鱼雷罐罐口1.3至铁水液面3距离为Hi，在本实施例中两者的关系为：H=Hi＋0.5D。所述L形喷枪2的喷吹口2.1与鱼雷罐罐底1.4间的距离h为150mm，各支L形喷枪2的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的100%。

Claims (10)

1.一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，依次包括如下步骤：铁水进站、测温取样、下枪喷吹、投加稀渣改性剂、起枪结束喷吹、测温取样、投加保温剂和铁水出站，其特征在于：在下枪喷吹步骤中在鱼雷罐(1)中交叉倾斜插入两支L形喷枪(2)同时喷吹脱硫，所述两支L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)分别指向鱼雷罐(1)的两个端壁(1.1)；各支L形喷枪(2)的脱硫剂喷吹流量q为常规ATH法或TDS法中脱硫剂喷吹流量Q的70％～100％。 

2.根据权利要求1所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述两支L形喷枪(2)以鱼雷罐长度对称面(1.2)为中心对称布置，L形喷枪(2)轴线与鱼雷罐长度对称面(1.2)夹角α为15°～30°。 

3.根据权利要求1所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)轴线向下倾角β为0°～5°。 

4.根据权利要求3所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)轴线向下倾角β为1°～3°。 

5.根据权利要求1所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：两支L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)中心距离d为鱼雷罐罐口(1.3)直径D的1～3倍，即d＝(1～3)D。 

6.根据权利要求5所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：两支L形喷枪(2)交叉点与铁水液面(3)距离为H，鱼雷罐罐口(1.3)至铁水液面(3)距离为Hi，两者的关系表达式为：H＝Hi±0.5D。 

7.根据权利要求1所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)与鱼雷罐罐底(1.4)间的距离h为150mm～350mm。 

8.根据权利要求7所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述L形喷枪(2)的喷吹口(2.1)与鱼雷罐罐底间的距离h为250mm。 

9.根据权利要求1所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：所述两支L形喷枪(2)分别通过独立的喷吹罐(4)与独立的储 料罐(5)相连。 

10.根据权利要求1至9中任一项所述的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其特征在于：在下枪喷吹与起枪结束喷吹步骤中两支L形喷枪(2)均为同时动作。