CN106282471B - 铁水脱硫机械搅拌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁水脱硫机械搅拌方法，包括以下步骤：将搅拌头升降小车、铁水罐车和搅拌驱动电机组成一个联合控制系统；当铁水罐车到达处理位，扒渣完毕之后，搅拌头升降小车驱动搅拌头浸入铁水中至预设深度后，搅拌驱动电机控制搅拌头转动至预设转速，加入脱硫剂；加料完成后，控制铁水罐车呈现规律性往复运动，通过搅拌头升降小车控制搅拌头插入铁水罐的深度呈现规律性往复变化，通过搅拌驱动电机控制搅拌头的转速呈现规律性往复变化。本发明提出的铁水脱硫机械搅拌方法，在不提高搅拌器旋转速度的情况下，提高了脱硫的反应速度和效率。

Description

铁水脱硫机械搅拌方法
技术领域
本发明涉及铁水预处理技术领域，尤其涉及一种铁水脱硫机械搅拌方法。
背景技术
随着社会发展对钢铁品质要求的不断提高，铁水脱硫已成为钢铁生产必不可少的环节之一。喷吹脱硫和机械搅拌脱硫是目前铁水脱硫的两大主要手段，其中，机械搅拌脱硫由于脱硫效果好、生产成本低、处理时间短而越来越受到用户的优选选择，一些用户甚至开始将喷吹脱硫改造为机械搅拌脱硫。这种脱硫方法是以一个外衬耐火材料的搅拌器浸入到铁水罐内进行旋转搅动铁水，使铁水产生旋涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中，与高温铁水混合反应，促进脱硫反应进行，达到脱硫的目的。
但是，搅拌脱硫一直存在着如何进一步改善反应动力学条件，加大脱硫的传质速度和反应面积，提高脱硫反应速度和脱硫剂利用率的问题，以便达到缩短铁水预处理时间，节约生产成本，提高脱硫效果的目的。传统方法主要是尽可能提高搅拌速度。但由于机械搅拌脱硫是一种长悬臂轴旋转，容易产生振动。专利号为CN104471082的中国专利《铁水预处理方法以及铁水预处理用搅拌体》公开了一种采用中空结构搅拌轴设计方法，通过提高搅拌轴的一阶共振频率并使搅拌轴的一阶共振频率大于工作频率的1.2倍以上，以达到提高转速而振动较小的目的。但是，即便如此，一味地提高转速也并不可取，提高旋转速度除了会出现平台和设备振动大以外，还会带来电机功率急剧增加（功率与转速是三次方关系），动力消耗大，同时搅拌头使用寿命也会因转速提高而显著降低。
专利号为CN201031236Y的中国专利《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。显然，这种搅拌头制作难度较大，生产成本高，同时随着耐材的浸蚀消耗，搅拌头失去原有结构形状，效果也将大打折扣。
公开号为CN1944686A的中国专利《KR法脱硫罐底吹法》提供了一种机械搅拌法脱硫加罐底吹方法，是在机械搅拌的基础上，通过罐底的透气砖向罐内吹入氮气来促进铁水中脱硫渣的上浮，达到提高脱硫速度的目的。由于铁水罐透气砖使用寿命低，维护困难等原因，该方法基本被抛弃。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种铁水脱硫机械搅拌方法，旨在不提高搅拌器旋转速度的情况下，提高脱硫的反应速度和效率。
为了达到上述目的，本发明提出一种铁水脱硫机械搅拌方法，包括以下步骤：
将搅拌头升降小车、铁水罐车和搅拌驱动电机组成一个联合控制系统；
当铁水罐车到达处理位，扒渣完毕之后，搅拌头升降小车驱动搅拌头浸入铁水中至预设深度后，搅拌驱动电机控制搅拌头转动至预设转速，加入脱硫剂；
加料完成后，控制铁水罐车呈现规律性往复运动，通过搅拌头升降小车控制搅拌头插入铁水罐的深度呈现规律性往复变化，通过搅拌驱动电机控制搅拌头的转速呈现规律性往复变化。
优选地，所述搅拌头的叶片直径d控制在铁水罐直径D的0.33~0.40倍之间。
优选地，所述搅拌头中心线与铁水罐中心线之间的偏心距E控制在铁水罐直径D的±（0.0~0.15）倍之间来回变化。
优选地，所述搅拌头的插入深度h控制在铁水深度H的0.3~0.5倍之间来回变化。
优选地，所述搅拌头的搅拌转速在80转/min~120转/min之间不断变化。
优选地，搅拌时，所述搅拌头的搅拌速度按80转/min→120转/min→80转/min→120转/min之间的方式变化。
本发明提出的铁水脱硫机械搅拌方法，通过铁水罐车呈现规律性往复运动，搅拌头插入铁水罐的深度、转速呈现规律性往复变化，使铁水在容器内形成一种上下左右前后都是非稳态的强紊流的循环流动状态，铁水和脱硫剂之间能够进行充分混合，加大彼此接触面积和传质速度，从而提高脱硫的反应速度和效率，达到缩短处理时间，提高脱硫剂利用率，减少脱硫剂消耗的目的。另外，因为搅拌头旋转速度并不增加，因而能够避免高转速造成设备或平台出现较大的振动，电机动力消耗过高的问题。
附图说明
图1为本发明铁水脱硫机械搅拌方法实施时的结构示意图。
图中，1-搅拌轴、2-铁水液面、3-铁水罐、4-搅拌头、5-铁水罐车、6-搅拌头升降小车、7-搅拌驱动电机。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明铁水脱硫机械搅拌方法实施时的结构示意图。
本优选实施例中，一种铁水脱硫机械搅拌方法，包括以下步骤：
将搅拌头升降小车6、铁水罐车5和搅拌驱动电机7组成一个联合控制系统；
当铁水罐车5到达处理位，扒渣完毕之后，搅拌头升降小车6驱动搅拌头4浸入铁水中至预设深度后，搅拌驱动电机7控制搅拌头4转动至预设转速，加入脱硫剂；
加料完成后，控制铁水罐车5呈现规律性往复运动，通过搅拌头升降小车6控制搅拌头4插入铁水罐3的深度呈现规律性往复变化，通过搅拌驱动电机7控制搅拌头4的转速呈现规律性往复变化。
本实施例中，搅拌头4的叶片直径d控制在铁水罐3直径D的0.33~0.40倍之间。搅拌头4中心线与铁水罐3中心线之间的偏心距E控制在铁水罐3直径D的±（0.0~0.15）倍之间来回变化。搅拌头4的插入深度h控制在铁水深度H的0.3~0.5倍之间来回变化。
具体地，搅拌头4的搅拌转速ω在80转/min~120转/min之间不断变化。更进一步地，在搅拌时，搅拌头4的搅拌速度按80转/min→120转/min→80转/min→120转/min之间的方式变化，此时脱硫效果更佳。
本发明在此提出一具体实施例，铁水罐3的内径为3.6m，搅拌头4的外径1.3m，铁水深度3.3m，铁水装入量约210t。当铁水罐车5到达处理位，扒渣完毕之后，搅拌头升降小车6驱动搅拌头4浸入铁水中1.32m深度；搅拌驱动电机7启动，搅拌速度从0转/min慢速增加到60转/min左右，此时通过伸缩溜槽加入脱硫剂，边加料便搅拌，加料完1~2min后，搅拌速度快速升到80转/min。之后，转为慢速加速，到达110转/min后，又慢速减至80转/min，如此反复，搅拌速度始终在80~110转/min之间来回变化进行搅拌。到达规定搅拌时间后则快速减速至停止。
在搅拌速度首次到达80转/min时，铁水罐车5启动，并以2m/min的速度向右侧运行，在铁水罐3中心线偏离搅拌轴1的中心线位置0.5 m后，铁水罐车5改向左侧运行；同样，当铁水罐3中心线偏离搅拌轴1的中心线位置0.5 m后，铁水罐车5又改向右侧运行。如此反复，到达规定搅拌时间后铁水罐车5改向运动，至搅拌轴1中心线位置后停止。本发明的描述虽然仅是对铁水脱硫而言，但对铁水脱硅、脱磷等同样适用，其均在本专利的保护范围内。
本发明提出的铁水脱硫机械搅拌方法，通过铁水罐车5呈现规律性往复运动，搅拌头4插入铁水罐3的深度、转速呈现规律性往复变化，使铁水在容器内形成一种上下左右前后都是非稳态的强紊流的循环流动状态，铁水和脱硫剂之间能够进行充分混合，加大彼此接触面积和传质速度，从而提高脱硫的反应速度和效率，达到缩短处理时间，提高脱硫剂利用率，减少脱硫剂消耗的目的。另外，因为搅拌头4的旋转速度并不增加，因此，能够避免高转速造成设备或平台出现较大的振动，电机动力消耗过高的问题。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种铁水脱硫机械搅拌方法，其特征在于，包括以下步骤：
将搅拌头升降小车、铁水罐车和搅拌驱动电机组成一个联合控制系统；
当铁水罐车到达处理位，扒渣完毕之后，搅拌头升降小车驱动搅拌头浸入铁水中至预设深度后，搅拌驱动电机控制搅拌头转动至预设转速，加入脱硫剂；
加料完成后，控制铁水罐车呈现规律性往复运动，通过搅拌头升降小车控制搅拌头插入铁水罐的深度呈现规律性往复变化，通过搅拌驱动电机控制搅拌头的转速呈现规律性往复变化；所述搅拌头的叶片直径d控制在铁水罐直径D的0.33~0.40倍之间；所述搅拌头中心线与铁水罐中心线之间的偏心距E控制在铁水罐直径D的±（0.0~0.15）倍之间来回变化；所述搅拌头的插入深度h控制在铁水深度H的0.3~0.5倍之间来回变化；所述搅拌头的搅拌转速在80转/min~120转/min之间不断变化；搅拌时，所述搅拌头的搅拌速度按80转/min→120转/min→80转/min→120转/min之间的方式变化。
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