CN107267711B - 一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置及合金化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置及合金化方法，本发明利用倒T型喷粉枪可实现多点同时合金化；采用旋转喷吹合金粉剂的方法进行合金化，可较少合金化温降、缩短合金化时间、有效提高合金收得率；合金化后其合金元素均匀程度高；其供料系统、喷吹系统可实现自动控制及在线调节；有效防止喷粉枪堵塞，并且能够实现喷粉枪自动除渣。

Description

一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置及合金化方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置及合金化方法。

背景技术

通过加入元素，使金属成为(在一定的工艺条件下)具有预期性能的合金。为保证钢的各种物理、化学性能，向钢中加入合金添加剂将其成分调整到规定范围的操作。那些在普通钢中没有的或含量较少的元素(C、Si、Mn、S或P)都属于合金元素。合金添加剂既可以是纯的材料(镍、铜、铝、石墨粉等)，也可以是铁合金(锰铁、硅铁、钒铁、铬铁等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在炼钢生产中，一般脱氧与合金化几乎同时进行，有时不可能把脱氧元素与合金元素截然分开。但脱氧与合金化二者的目的和物理化学反应过程是不同的。

合金元素的性能不同，其合金化工艺也不同。根据合金元素与氧的亲和力，在铁中的溶解度及其熔点、沸点、蒸气压力、密度等决定其合理的尺寸、加入时间、地点和方法以及必须采取的助熔和防止氧化的措施。Ni、Mo、Cu、Co等元素与氧的亲和力低，可随炉料一起加入或在冶炼过程中加入；而Ti、V、Cr、Si、Mn、Al等与氧的亲和力强，则是在出炉前(或在钢包中)加到已经充分脱氧的钢液中。炉内可加入量大的铁合金，其块度较大才易穿过渣层。钢包内加入时，铁合金与熔渣反应少，回收率较高，最好用经过破碎的粒状铁合金。用量大的锰铁、硅铁、铬铁、镍等，以块状加入钢液费用最低，通常可采用简单的加入方法。对那些在钢中溶解度有限、密度小、与氧的亲和力大且蒸气压又高的元素(如钙)，或要求控制严格的微量合金元素(Ti、V、B)和残余含量元素(Al)等可采用喂丝法，所用喂丝机，设备简单、投资省，收得率高而稳定。用氧化物料对钢水进行直接合金化，可以降低成本、节约电能、呈粉状、球状或烧结状态的纯氧化物、碳、氮化合物、矿石和精矿、炉渣和其他废料都可用作添加剂。熔点低并能形成流动性好的均质熔体的氧化物混合料用于合金化的效果好。W、Mo、Ni、V、Nb、Cr、Mn的氧化物用于直接合金化，在生产中已有应用。

申请号201310508854.6公开了一种名称为“一种在钢包中进行合金化的方法”其特征是本发明公开了一种在钢包中进行合金化的方法：转炉冶炼并出钢；向钢包中加入合金化元素进行脱氧和合金化；在钢包中的钢水表面加入碱性保护渣；在钢包中进行合金化：首先将在脱氧及合金化中所需要加入化学元素的总重量W，与不低于所需要加入化学元素总重量W的50％碱性保护渣混合均匀；再通过从合金罩上的开口处插入钢水中的喷吹管，在距炼钢中间包底部200～350mm处，用氮气或惰性气体吹入钢水直至合金化结束；再静置3～5分钟，使钢水中夹杂物充分上浮进入保护渣中；按照常规进行后工序操作。本发明通过在钢包中同时加入脱氧剂和保护渣，能提高脱氧及合金化效率，提高合金收得率在5～8％，降低钢水中夹杂物含量25～30％，还能避免合金烧损。但该方法只是采用带搅拌头及冷却管的喷吹管，将合金及碱性保护渣吹入钢液进行合金化，其合金还是以大颗粒状态进入，同时辅以简单的搅拌机冷却，本发明搅拌及喷吹均在同一点进行其合金收得率较低；并且由于合金粒度大、熔化时间长易造成钢液温降较大、合金化时间长等缺点。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种能够实现多点同时合金化且温降小、合金化时间短；合金收得率高的旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置及合金化方法。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置，其特征在于：包括升降装置、防喷溅装置、供料系统、喷吹系统、旋转装置、喷粉枪；所述的喷粉枪为倒T形中空管，管头两端带有喷孔，外部包裹耐火材料；所述的旋转装置包括旋转接头和内部带有空心轴的电机，旋转接头整体为三通结构，内部轴承与电机内的空心轴上端连接，旋转接头水平方向分别与管道连通，空心轴下端通过法兰与喷粉枪上端连接；所述防喷溅装置为上小下大的圆柱，旋转装置位于防喷溅装置内，所述的管道穿过防喷溅装置并通过金属软管分别与供料系统和喷吹系统连通，防喷溅装置下表面覆盖一层耐火材料；防喷溅装置与升降装置连接，防喷溅装置、旋转装置、喷粉枪均可随升降装置上下升降移动；所述的升降装置包括支架、升降机和支撑臂，支架与防喷溅装置连接，支架通过支撑臂与升降机连接；供料系统中的熔剂和喷吹系统中的载气通过旋转装置吹入喷粉枪，实现旋转喷粉。

所述防喷溅装置下表面直径为罐口外径的110～130％。

所述喷粉枪横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3～4/5；外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2～2/3。

一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化方法，其特征在于包括如下步骤：

1)脱氧处理后进行钢水合金化处理；

2)启动喷吹系统，将纯度为99.9％以上、压力0.4～0.6MPa的氮气或惰性气体通过喷粉枪吹入钢液，同时开启升降装置将喷粉枪下降至距钢水罐底部400～500mm，当喷粉枪达到工作位时开启旋转装置，旋转速度为10～30转/分钟，同时启动供料系统将需要加入的合金总量通过喷粉枪喷吹到钢液中，其合金粒径为0.09～0.125mm，调整喷吹系统将压力调至工作压力0.8～0.9MP直至合金化完成；

3)合金化完成后，关闭供料系统并启动升降装置将喷粉枪提升至钢水液面以上，调整喷吹系统将压力调整至0.9～1.1MP，调整旋转装置将旋转速度调至30～50转/分钟，对喷粉枪进行1～2min除渣及防堵处理；

4)合金化完成后，将钢液静置1～3min以利用于合金元素进一步均匀化。

本发明的有益效果：1.本发明通过采用专用旋转喷吹粉剂钢水合金化装置，利用倒T型喷粉枪可实现多点同时合金化。2.本发明采用旋转喷吹合金粉剂的方法进行合金化，可较少合金化温降、缩短合金化时间、有效提高合金收得率。3.采用本发明进行合金化后其合金元素均匀程度高。4.本发明其供料系统、喷吹系统可实现自动控制及在线调节。5.本发明可有效防止喷粉枪堵塞，并且能够实现喷粉枪自动除渣。

附图说明

图1为旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置结构示意图；

图2为图1的A向放大图；

其中，1-支架；2-防喷溅装置；3-供料系统；4-旋转装置；5-钢水罐；6-钢水罐车；7-喷粉枪；8-喷吹系统；9-升降机；10-支撑臂；11-旋转接头；12-电机；13-空心轴；14-法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置，包括升降装置、防喷溅装置2、供料系统3、喷吹系统8、旋转装置4、喷粉枪7；升降装置包括支架1、升降机9和支撑臂10，支架1与防喷溅装置2连接，支架1通过支撑臂10与升降机9连接，升降机9采用液压系统作为驱动力；所述的喷粉枪7为倒T形中空管，管头两端带有喷孔，外部包裹耐火材料；所述的旋转装置4包括旋转接头11和内部带有空心轴13的电机12，旋转接头11整体为三通结构，内部轴承与电机12内的空心轴13上端连接，旋转接头水平方向分别与管道连通，空心轴13下端通过法兰14与喷粉枪7上端连接；所述防喷溅装置2为上小下大的圆柱，旋转装置4位于防喷溅装置2内，所述的管道穿过防喷溅装置2并通过金属软管分别与供料系统3和喷吹系统8连通，防喷溅装置2下表面覆盖一层耐火材料；防喷溅装置2与升降装置连接，防喷溅装置2、旋转装置4、喷粉枪7均可随升降装置上下升降移动；供料系统3中的熔剂和喷吹系统8中的载气通过旋转装置4吹入喷粉枪7，实现旋转喷粉。

电机功率及大小，根据喷粉枪7具体尺寸及重量确定；

防喷溅装置2下表面直径为钢水罐5罐口外径的110～130％；

所述喷粉枪7内部采用耐磨无缝钢管采用焊接手段制成，T形喷头横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3～4/5；外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2～2/3。

将脱氧处理后载有钢水罐5的钢水罐车6开至，采用本发明的旋转喷吹粉剂钢水合金化装置进行钢水合金化处理。

实施例1：

采用本发明进行合金化试验，防喷溅装置2最大直径为钢水罐5罐口外径的110％，喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2；启动喷吹系统8将纯度为99.9％以上、压力0.4MPa的氮气通过喷粉枪7喷吹入钢液，同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距钢水罐5底部400mm，当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4，旋转速度为10转/分钟，同时启动供料系统3将需要加入的合金总量通过喷粉枪7喷吹到钢液中，其合金粒径为0.09mm，调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.8MP直至合金化完成。合金化完成后，关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至钢水液面以上，调整喷吹系统8将压力调整至0.9MP，调整旋转装置4将旋转速度调至30转/分钟，进行1min除渣、防堵处理。合金化完成后将钢液静置1min，完成上述处理后，按照常规进行后序操作。

实施例2：

采用本发明进行合金化试验，防喷溅装置2最大直径为钢水罐5罐口外径的120％，喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的2/3；启动喷吹系统8将纯度为99.9％以上、压力0.5MPa的氮气通过喷粉枪7喷吹入钢液，同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距钢水罐5底部450mm，当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4，旋转速度为20转/分钟，同时启动供料系统3将需要加入的合金总量通过喷粉枪7喷吹到钢液中，其合金粒径为0.106mm，调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.9MP直至合金化完成。合金化完成后，关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至钢水液面以上，调整喷吹系统8将压力调整至1.0MP，调整旋转装置4将旋转速度调至40转/分钟，进行2min除渣、防堵处理。合金化完成后将钢液静置2min，完成上述处理后，按照常规进行后序操作。

实施例3：

采用本发明进行合金化试验，防喷溅装置2最大直径为钢水罐5罐口外径的130％，喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的2/3；启动喷吹系统8将纯度为99.9％以上、压力0.6MPa的氮气通过喷粉枪7喷吹入钢液，同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距钢水罐5底部500mm，当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4，旋转速度为30转/分钟，同时启动供料系统3将需要加入的合金总量通过喷粉枪7喷吹到钢液中，其合金粒径为0.125mm，调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.9MP直至合金化完成。合金化完成后，关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至钢水液面以上，调整喷吹系统8将压力调整至1.1MP，调整旋转装置4将旋转速度调至50转/分钟，进行2min除渣、防堵处理。合金化完成后将钢液静置3min，完成上述处理后，按照常规进行后序操作。

实施效果：

在某钢铁企业炼钢厂，采用旋转喷吹粉剂钢水合金化方法及装置，对钢水罐容量260t的钢水，进行合金化试验，并取得良好的效果，具体如下：

采用本发明进行钢水合金化，其合金收得率为94～99％、平均96.67％，温降为2～6℃、平均4.12℃；合金化时间为4～8min、平均6.35min；合金元素均匀程度高分点检测无差异。与常规合金化工艺相比其合金收得率提高8～10％、温降减少6℃以上、合金化时间平均缩短5min以上。总之，采用全新的旋转喷吹粉剂的钢水合金化方法比常规合金化方法在合金收得率、温降、合金化时间等指标上均有较大的提高，本发明的研制成功将是钢水合金化工艺的一大革新。

Claims (3)

1.一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置的合金化方法，其特征在于：所述钢水合金化装置包括升降装置、防喷溅装置、供料系统、喷吹系统、旋转装置、喷粉枪；所述的喷粉枪为倒T形中空管，管头两端带有喷孔，外部包裹耐火材料；所述的旋转装置包括旋转接头和内部带有空心轴的电机，旋转接头整体为三通结构，内部轴承与电机内的空心轴上端连接，旋转接头水平方向分别与管道连通，空心轴下端通过法兰与喷粉枪上端连接；所述防喷溅装置为上小下大的圆柱，旋转装置位于防喷溅装置内，所述的管道穿过防喷溅装置并通过金属软管分别与供料系统和喷吹系统连通，防喷溅装置下表面覆盖一层耐火材料；防喷溅装置与升降装置连接，防喷溅装置、旋转装置、喷粉枪均可随升降装置上下升降移动；所述的升降装置包括支架、升降机和支撑臂，支架与防喷溅装置连接，支架通过支撑臂与升降机连接；供料系统中的熔剂和喷吹系统中的载气通过旋转装置吹入喷粉枪，实现旋转喷粉；包括如下步骤：1)脱氧处理后进行钢水合金化处理；2)启动喷吹系统，将纯度为99.9％以上、压力0.4～0.6MPa的氮气或惰性气体通过喷粉枪吹入钢液，同时开启升降装置将喷粉枪下降至距钢水罐底部400～500mm，当喷粉枪达到工作位时开启旋转装置，旋转速度为10～30转/分钟，同时启动供料系统将需要加入的合金总量通过喷粉枪喷吹到钢液中，其合金粒径为0.09～0.125mm，调整喷吹系统将压力调至工作压力0.8～0.9MP直至合金化完成；3)合金化完成后，关闭供料系统并启动升降装置将喷粉枪提升至钢水液面以上，调整喷吹系统将压力调整至0.9～1.1MP，调整旋转装置将旋转速度调至30～50转/分钟，对喷粉枪进行1～2min除渣及防堵处理；4)合金化完成后，将钢液静置1～3min以利用于合金元素进一步均匀化。

2.根据权利要求1所述的一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置的合金化方法，其特征在于：所述防喷溅装置下表面直径为罐口外径的110～130％。

3.根据权利要求1所述的一种旋转喷吹粉剂的钢水合金化装置的合金化方法，其特征在于：所述喷粉枪横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3～4/5；外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2～2/3。

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