CN107119172A - 一种精炼旋转喷吹的脱硫装置及脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种精炼旋转喷吹脱硫装置和脱硫方法，将脱硫粉剂输送至钢液中，脱硫粉剂伴随气泡受离心力和上浮力的共同作用，沿螺旋线向液面漂浮，在离心力作用下，气泡向粉剂喷出方向区域运动，使脱硫粉剂更好的弥散于钢液中，同时在钢液内形成涡流缓慢上升，从而增加了脱硫粉剂在钢液内的停留时间，促进了钢液内脱硫的动力学条件，提高脱硫粉剂的利用率。实现喷吹时间短，有效控制脱硫反应的动力学条件，使脱硫粉剂在钢液内充分扩散，粉剂的利用率提高，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种精炼旋转喷吹的脱硫装置及脱硫方法。
背景技术
洁净化是现代钢铁材料发展的主要趋势，洁净钢生产是现代钢铁冶炼技术发展的重要方向。O、P、S、H四大杂质元素的深处理问题，一直是伴随品种钢生产过程钢质纯净化与成本之间的主要矛盾及障碍。常规处理手段主要依靠真空(RH、VD)及电极(LF)。但此方法设备费用昂贵，使用和维护费高，既使轻处理一个工序成本也在30-60元/t，尤其在当下市场价格竞争异常激烈的前提下，提质增效更加重要。
脱硫工艺是精炼钢水过程中的一道重要工艺。目前，在钢包内进行钢水脱硫的常用方法有两种：其一是在带升温装置的钢包内，向钢液面撤入石灰、萤石等粉状或块状脱硫剂，通过渣钢界面传质进行脱硫；加入量通常为8-20kg/t，精炼时间为30-50min，一般可将钢中硫降低到20ppm。其二是用载气将脱硫剂(CaO、CaCO3、CaF2等)喷入钢液内部，脱硫剂直接与钢液中硫接触进行脱硫；喷入量通常为6-15kg/t，喷吹时间为10-15min，一般可将钢中硫降低到20ppm。向钢包内撒入脱硫剂的缺点是：渣钢界面传质速度慢，脱硫时间长，造成生产率低，同时钢包需要具备加热升温条件。
公告号CN99122341.1提出一种盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷粉脱硫方法，该方法在浸渍罩内插入喷枪，喷吹复合脱硫剂进行钢液脱硫。但该方法直接在钢液内插入喷枪，对于脱硫反应的动力学条件控制较差，脱硫粉剂在钢液内不易扩散，使得粉剂的利用率较低，生产成本较高。
公告号CN201410339185.9提出一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法，该装置通过设置四棱截锥体搅拌桨及倒“V”形分布的喷出孔对铁水包中的铁水进行预处理脱硫，该装置通过搅拌桨及喷出孔完成对铁水处理的喷出和搅拌。由于该方法的喷出孔呈倒“V”形分布，铁水静压力过大，喷吹时粉剂遇到阻力过大，小气量喷吹易造成喷吹孔堵塞，大气量喷吹会造成液面翻滚严重，铁水喷溅剧烈，同时温降会进一步增加。该装置搅拌头结构较复杂，若应用于钢液精炼，其强度势必会降低，喷吹过程中易造成搅拌头损坏造成生产事故，若通过增加耐材强度及厚度强化其搅拌头，对钢水温降影响严重，同时制造成本过高。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种精炼旋转喷吹的脱硫装置及脱硫方法。在钢水脱硫生产中实现喷吹时间短，有效控制脱硫反应的动力学条件，使脱硫粉剂在钢液内充分扩散，粉剂的利用率提高，降低生产成本。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种精炼旋转喷吹的脱硫装置，包括升降装置、供气系统、加料系统、旋转接头、旋转装置、旋转横枪、T形搅拌头、中空旋转管和框架；所述旋转横枪的枪身为中空管，枪头为T形搅拌头，在T形搅拌头的两侧设有喷吹孔，枪身及T形搅拌头包裹耐火材料；所述旋转装置包括电机和其内的空心轴；旋转横枪与旋转装置下部连接，枪身通过法兰与空心轴连接；旋转装置上部与中空旋转管下部连接，空心轴通过法兰与中空旋转管下部连接；中空旋转管上部与旋转接头内的轴承连接；旋转接头与供气系统和加料系统连通；旋转接头与框架固定；旋转装置固定在框架内，框架上端与升降装置连接；所述的升降装置包括卷扬机、定滑轮、吊钩，支撑架、设置在框架一侧的导向环、与导向环配合的导向杆；卷扬机、定滑轮、导向杆固定支撑架上；吊钩通过钢丝绳与框架连接。
所述的旋转横枪总长度为4500-5000mm，枪身直径为150-200mm，T形搅拌头长度800-1000mm，直径为300-400mm，喷吹孔直径为10-20mm。
精炼旋转喷吹的脱硫方法，包括如下步骤：
1)转炉出钢温度控制在1550℃～1650℃；
2)旋转横枪通过升降装置由待机位开始下降，同时打开供气系统和加料系统，开始喷脱硫粉剂；
3)旋转横枪的T形搅拌头进入钢水液面以下并距离钢水罐底0.3-1m后停止下降，启动旋转装置并逐步增加旋转速度，T形搅拌头转速设定为5-300r/min；
4)旋转喷吹5-10min后通过升降装置开始提升旋转横枪，在旋转横枪的T形搅拌头提出钢水液面前转速需降到5-10r/min，提出钢水液面以上0.3-0.5m并保持这个位置再次加快旋转10-30s，转数为50-80r/min；
5)降低旋转装置转数至停止，关闭供气系统和加料系统，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱硫工序。
所述的供气系统载气流量10-60Nm3/h，，载气压力0.3-1.5MPa，载气为Ar气；
所述的加料系统对脱硫粉剂输送量为5-13kg/t；
所述的脱硫粉剂成分含有质量百分比CaO70-80％、CaF210-15％、CaCO35-10％，粒度为0.05-0.1mm。
精炼旋转喷吹的脱硫装置及脱硫方法，可单独应用该装置进行精炼脱硫工序，也可应用在钢液精炼的LF、氩站、RH、ANS、VD等工序上。
本发明的精炼旋转喷吹的脱硫装置和脱硫方法，将脱硫粉剂输送至钢液中，脱硫粉剂伴随气泡受离心力和上浮力的共同作用，沿螺旋线向液面漂浮，在离心力作用下，气泡向粉剂喷出方向区域运动，使脱硫粉剂更好的弥散于钢液中，同时在钢液内形成涡流缓慢上升，从而增加了脱硫粉剂在钢液内的停留时间，促进了钢液内脱硫的动力学条件，提高脱硫粉剂的利用率。实现喷吹时间短，有效控制脱硫反应的动力学条件，使脱硫粉剂在钢液内充分扩散，粉剂的利用率提高，降低生产成本。
附图说明
图1为精炼旋转喷吹的脱硫装置示意图；
其中，1-升降装置；2-供气系统；3-加料系统；4-旋转接头；5-旋转装置；6-导向环；7-旋转横枪；8-钢包；9-T形搅拌头；10-中空旋转管；11-框架；12-支撑架；13-导向杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
一种精炼旋转喷吹的脱硫装置，包括升降装置1、供气系统2、加料系统3、旋转接头4、旋转装置5、导向环6、旋转横枪7、钢包8、T形搅拌头9、中空旋转管10、框架11、支撑架12、导向杆13；
所述旋转横枪7的枪身为中空管，枪头为T形搅拌头，在T形搅拌头的两侧设有喷吹孔，枪身及T形搅拌头包裹耐火材料；所述旋转装置5包括电机和其内的空心轴；旋转横枪7与旋转装置5下部连接，枪身通过法兰与空心轴连接；旋转装置5上部与中空旋转管10下部连接，空心轴通过法兰与中空旋转管10下部连接；中空旋转管10上部与旋转接头4内的轴承连接；旋转接头4与供气系统2和加料系统3连通；旋转接头4与框架11固定；旋转装置5固定在框架11内，框架11与升降装置1连接。
所述的升降装置1包括卷扬机、定滑轮、吊钩，支撑架12、设置在框架11一侧的导向环6、与导向环6配合的导向杆13；卷扬机、定滑轮、导向杆13固定支撑架12上，吊钩通过钢丝绳与框架11上端连接。
实施例一
1.本发明的实施方案在260t钢水灌上进行，转炉出钢温度为1630℃。脱硫喷吹的旋转横枪总长度为5000mm，搅拌头长度为1000mm，搅拌头直径为400mm，喷吹孔直径为13mm，中空管直径为190mm，插入深度为旋转横枪T形搅拌头底部距灌底0.5米。
2.使用载气喷吹脱硫剂，载气流量50Nm3/h，载气压力为1.5MPa，载气为Ar气。
3.脱硫粉剂主要成分为CaO80％、CaF210％、CaCO35％。脱硫剂的粒度为0.09mm，脱硫剂的输送量为8kg/t。
4.钢水精炼旋转喷吹的脱硫步骤如下：1)旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2)旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为100r/min。3)喷吹工作达到9min后开始提枪，在旋转横枪前端提出钢水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转20s，转数为50r/min。4)降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱硫工序。
5.实施钢种精炼前初始硫含量为45ppm，经过旋转喷吹脱硫工序处理后成品硫含量为10ppm，脱硫率为77.8％，温降为25℃。
实施例二
1.本发明的实施方案在260t钢水灌上进行，转炉出钢温度为1620℃。脱硫喷吹的旋转横枪总长度为4800mm，搅拌头长度为900mm，搅拌头直径为350mm，喷吹孔直径为10mm，中空管直径为200mm，插入深度为旋转横枪T形搅拌头底部距灌底0.5米。
2.使用载气喷吹脱硫剂，载气流量45Nm3/h，载气压力为1.3MPa，载气为Ar气。
3.脱硫粉剂主要成分为CaO75％、CaF215％、CaCO35％。脱硫剂的粒度为0.07mm，脱硫剂的输送量为9kg/t。
4.钢水精炼旋转喷吹的脱硫步骤如下：1).旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2).旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为190r/min。3)喷吹工作达到10min后开始提枪，在旋转横枪前端提出钢水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转25s，转数为50r/min。4).降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱硫工序。
5.实施钢种精炼前初始硫含量为42ppm，经过旋转喷吹脱硫工序处理后成品硫含量为9ppm，脱硫率为78.6％，温降为23℃。
实施例三
1.本发明的实施方案在200t钢水灌上进行，转炉出钢温度为1625℃。脱硫喷吹的旋转横枪总长度为4600mm，搅拌头长度为800mm，搅拌头直径为360mm，喷吹孔直径为9mm，中空管直径为170mm，插入深度为旋转横枪T形搅拌头底部距灌底0.5米。
2.使用载气喷吹脱硫剂，载气流量45Nm3/h，载气压力为1.3MPa，载气为Ar气。
3.脱硫粉剂主要成分为CaO78％、CaF212％、CaCO36％。脱硫剂的粒度为0.08mm，脱硫剂的输送量为7kg/t。
4.钢水精炼旋转喷吹的脱硫步骤如下：1).旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2).旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为60r/min。3)喷吹工作达到8min后开始提枪，在旋转横枪前端提出钢水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转30s，转数为50r/min。4).降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱硫工序。
5.实施钢种精炼前初始硫含量为44ppm，经过旋转喷吹脱硫工序处理后成品硫含量为11ppm，脱硫率为75％，温降为22℃。
对比例
在260t钢水灌上应用常规固定圆筒喷枪生产，实施钢种的转炉出钢温度为1630℃，精炼前初始硫含量为46ppm，固定圆筒喷枪底部距灌底0.5米，使用载气喷吹脱硫剂，载气流量20Nm3/h，载气压力为1.2MPa，载气为Ar。使用的脱硫粉剂为CaO80％、CaF210％、CaCO35％等。脱硫剂的粒度为0.09mm，脱硫剂的输送量为15kg/t。处理时间为13min。
处理过程中钢水喷溅现象明显，旋转喷吹处理后硫含量22ppm，脱硫率为52.2％，温降为33℃。
应用本发明方法进行精炼脱硫生产与常规精炼相比，抑制喷溅效果明显，脱硫率提高20％，缩短处理时间25％，提高了粉剂利用率，温降减少20％。本发明既可独立作为钢液精炼脱硫工序，也可应用在钢液精炼的LF、氩站、RH、ANS、VD等工序上。
Claims (6)
1.一种精炼旋转喷吹的脱硫装置，其特征在于：包括升降装置、供气系统、加料系统、旋转接头、旋转装置、旋转横枪、T形搅拌头、中空旋转管和框架；所述旋转横枪的枪身为中空管，枪头为T形搅拌头，在T形搅拌头的两侧设有喷吹孔，枪身及T形搅拌头包裹耐火材料；所述旋转装置包括电机和其内的空心轴；旋转横枪与旋转装置下部连接，枪身通过法兰与空心轴连接；旋转装置上部与中空旋转管下部连接，空心轴通过法兰与中空旋转管下部连接；中空旋转管上部与旋转接头内的轴承连接；旋转接头与供气系统和加料系统连通；旋转接头与框架固定；旋转装置固定在框架内，框架上端与升降装置连接；所述的升降装置包括卷扬机、定滑轮、吊钩，支撑架、设置在框架一侧的导向环、与导向环配合的导向杆；卷扬机、定滑轮、导向杆固定支撑架上；吊钩通过钢丝绳与框架连接。
2.根据权利要求1所述的一种精炼旋转喷吹的脱硫装置，其特征在于：所述的旋转横枪总长度为4500-5000mm，枪身直径为150-200mm，T形搅拌头长度800-1000mm，直径为300-400mm，喷吹孔直径为10-20mm。
3.一种应用权利要求1所述的精炼旋转喷吹脱硫装置的脱硫方法，包括如下步骤：
1)转炉出钢温度控制在1550℃～1650℃；
2)旋转横枪通过升降装置由待机位开始下降，同时打开供气系统和加料系统，开始喷脱硫粉剂；
3)旋转横枪的T形搅拌头进入钢水液面以下并距离钢水罐底0.3-1m后停止下降，启动旋转装置并逐步增加旋转速度，T形搅拌头转速设定为5-300r/min；
4)旋转喷吹5-10min后通过升降装置开始提升旋转横枪，在旋转横枪的T形搅拌头提出钢水液面前转速需降到5-10r/min，提出钢水液面以上0.3-0.5m并保持这个位置再次加快旋转10-30s，转数为50-80r/min；
5)降低旋转装置转数至停止，关闭供气系统和加料系统，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱硫工序。
4.根据权利要求3所述的一种精炼旋转喷吹的脱硫方法，其特征在于：所述的供气系统载气流量10-60Nm3/h，，载气压力0.3-1.5MPa，载气为Ar气。
5.根据权利要求3所述的一种精炼旋转喷吹的脱硫方法，其特征在于：所述的加料系统对脱硫粉剂输送量为5-10kg/t。
6.根据权利要求3所述的一种精炼旋转喷吹的脱硫方法，其特征在于：所述的脱硫粉剂成分含有质量百分比CaO70-80％、CaF210-15％、CaCO35-10％，粒度为0.05-0.1mm。
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