CN107513598A - 一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法 - Google Patents

一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于炼钢预脱硫技术领域，公开了一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，采用的设备包括：设置在铁水罐内的顶吹结构以及设置在铁水罐底部的底吹结构；所述底吹结构包括：第一底吹透气元件、第二底吹透气元件、第三底吹透气元件、第四底吹透气元件以及与之相连的喷吹设备；所述第一底吹透气元件和所述第二底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径二分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径三分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°。本发明提供的铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，满足了深度脱硫所需的热力学和动力学条件。

Description

一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法
技术领域
本发明涉及炼钢预脱硫技术领域，特别涉及一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法。
背景技术
随着客户对钢铁材料洁净度要求的提高，钢中有害元素的去除已成为冶金工作者重点关注的邻域，硫元素是典型的有害元素之一，能引起热脆现象，在钢中生成MnS、FeS等夹杂物，影响钢材的性能，尤其是冲压、耐磨和耐腐蚀性。一般钢材中要求硫含量≤0.015％，抗酸和高级别管线钢要求硫含量≤0.002％，而铁水预处理脱硫作为最经济有效的脱硫手段也越来越受到冶金工作者的重视。
目前国内外大部分钢厂采用顶喷法(包括单喷和复合喷吹)和KR(机械搅拌)法。KR法具有良好的脱硫效果，能实现0.001％以下的超低硫效果，但其前期投资大，渣量大，脱硫过程温降大。顶喷法中复合喷吹能实现终点硫0.003％以下的脱硫效果，单喷法能实现终点硫0.005％以下的脱硫效果，但其喷吹量少，动力学条件差，脱硫效果容易受铁水和渣条件的影响，导致脱硫效果不稳定，不能满足低硫、超低硫钢的稳定生产，部分钢厂采用单喷法来喷吹Mg基复合脱硫剂(Mg+CaO)，但由于喷吹量增大后，喷吹速率不能过大，否则容易引起喷溅，因此喷吹时间明显增长，影响整体生产节奏。
发明内容
本发明提供一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，解决现有技术中脱硫喷吹操作动力性差，脱硫质量不稳定，喷吹效率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，采用的设备包括：设置在铁水罐内的顶吹结构以及设置在铁水罐底部的底吹结构；所述底吹结构包括：第一底吹透气元件、第二底吹透气元件、第三底吹透气元件、第四底吹透气元件以及与之相连的喷吹设备；所述第一底吹透气元件和所述第二底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径二分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径三分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；
使用上述设备进行铁水预脱硫时采取如下方法：
在顶吹压力超过0.4Mpa后将顶吹结构插入铁水内，运动至距包底
200-300mm的位置，开始稳定喷吹，其中，喷吹压力为0.4-0.55Mpa，顶吹载气流量为100-120Nm3/h，脱硫剂采用颗粒镁脱硫剂；喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为6-8Kg/min，后50％为4-5kg/min，吨钢喷吹量为0-0.4kg/t，喷吹时间为8-20min；
底吹结构喷吹石灰粉剂，喷吹压力为0.5-0.7Mpa，喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为4-5kg/min，后50％为6-8kg/min，载气流量为120-140Nm3/h，吨钢喷吹量为0-0.6kg/t，喷吹时间为8-20min。
进一步地，当铁水中Ti含量＜0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氮气；当铁水中Ti含量≥0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氩气。
进一步地，所述第一底吹透气元件、所述第二底吹透气元件、所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件均采用双环窄缝式透气砖。
进一步地，所述顶吹结构包括：顶吹粉剂压力罐以及顶吹喷枪；
所述顶吹喷枪与所述顶吹粉剂压力罐相连。
进一步地，所述顶吹喷枪采用倒T型喷枪。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，通过在罐底设置四个喷吹元件，并根据到圆心的距离分别设置在三分之一和二分之一处，并按照90度夹角设置在罐底，从而在罐体底部形成以喷射路径，从而优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，满足了深度脱硫(终点硫≤0.003％)所需的热力学和动力学条件，在同等Mg基复合脱硫剂(Mg：60％，CaO：40％)消耗下脱硫周期降低了10-15分钟，降低扒渣量1.3-1.7t/炉。消除了铁水和粉剂的喷溅，以及对铁水罐包壁耐材的影响，最终实现了铁水硫含量稳定控制在0.003％以下的要求。
附图说明
图1为本发明提供的铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法结构设置示意图；
图2为本发明提供的铁水罐底吹结构布局示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，解决现有技术中脱硫喷吹操作动力性差，脱硫质量不稳定，喷吹效率低的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1和图2，一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，采用的设备包括：设置在铁水罐内的顶吹结构(1、3)以及设置在铁水罐底部的底吹结构(4、5)。
所述底吹结构包括：第一底吹透气元件51、第二底吹透气元件52、第三底吹透气元件53、第四底吹透气元件54以及与之相连的喷吹设备4；所述第一底吹透气元件51和所述第二底吹透气元件52设置在铁水罐2底距离圆心半径二分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；所述第三底吹透气元件53以及所述第四底吹透气元件54设置在铁水罐2底距离圆心半径三分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；从优化底吹结构的喷吹路径，从而优化脱硫反应的动力学条件，同时，通过底吹原件数量和位置的合理设计，消除了铁水和粉剂的喷溅，以及对铁水罐包壁耐材的影响，最终实现了铁水硫含量稳定控制在0.003％以下的要求，降低脱硫周期，同时也降低扒渣量。
使用上述设备进行铁水预脱硫时采取如下方法：
在顶吹压力超过0.4Mpa后将顶吹结构插入铁水内，运动至距包底200-300mm的位置，开始稳定喷吹，其中，喷吹压力为0.4-0.55Mpa，顶吹载气流量为100-120Nm3/h，脱硫剂采用颗粒镁脱硫剂；喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为6-8Kg/min，后50％为4-5kg/min，吨钢喷吹量为0-0.4kg/t，喷吹时间为8-20min；
底吹结构喷吹石灰粉剂，喷吹压力为0.5-0.7Mpa，喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为4-5kg/min，后50％为6-8kg/min，载气流量为120-140Nm3/h，吨钢喷吹量为0-0.6kg/t，喷吹时间为8-20min。
进一步地，当铁水中Ti含量＜0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氮气；当铁水中Ti含量≥0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氩气。
一般来说，所述第一底吹透气元件、所述第二底吹透气元件、所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件均采用双环窄缝式透气砖。
所述顶吹结构包括：顶吹粉剂压力罐以及顶吹喷枪；所述顶吹喷枪与所述顶吹粉剂压力罐相连；所述顶吹喷枪采用倒T型喷枪。
喷吹脱硫过程中顶吹喷枪在铁水罐底面中心线上垂直运动，插入铁水中进行喷吹。
下面结合一个具体实施例说明本方案。
铁水罐进入脱硫工位后，铁水初始条件为：初始硫含量为0.037％，初始钛含量为0.13％，初始温度为1340℃。
装有铁水的铁水罐到达喷吹工位后，由于铁水钛含量≥0.1％，顶吹喷枪以氩气为载气，顶吹压力罐内为颗粒镁脱硫剂，喷吹压力设定为0.45Mpa，在顶吹压力超过0.4Mpa后将喷枪插入铁水内，运动至距包底200mm的位置，开始稳定喷吹，顶吹氮气流量为100Nm3/h，颗粒镁脱硫剂喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量前50％为8Kg/min，后50％为5kg/min，喷吹量为04kg/t，喷吹时间为18min。
同时，铁水罐到达喷吹工位，底吹透气元件接通底吹管路后，开始喷吹石灰粉剂，喷吹压力为0.56Mpa，喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为4kg/min，后50％为7kg/min，载气采用氩气，流量为140Nm3/h，喷吹量为0.5kg/t，底吹粉剂和载气流量平均分配于4个底吹元件，喷吹时间为18min。
喷吹结束后铁水中的硫含量为0.0027％，扒渣量为3.8t，脱硫周期为45min，比单纯的顶喷法周期缩短了15min。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，通过在罐底设置四个喷吹元件，并根据到圆心的距离分别设置在三分之一和二分之一处，并按照90度夹角设置在罐底，从而在罐体底部形成以喷射路径，从而优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，满足了深度脱硫(终点硫≤0.003％)所需的热力学和动力学条件，在同等Mg基复合脱硫剂(Mg：60％，CaO：40％)消耗下脱硫周期降低了10-15分钟，降低扒渣量1.3-1.7t/炉。消除了铁水和粉剂的喷溅，以及对铁水罐包壁耐材的影响，最终实现了铁水硫含量稳定控制在0.003％以下的要求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种铁水罐顶底复合喷吹脱硫设备，其特征在于，采用的设备包括：设置在铁水罐内的顶吹结构以及设置在铁水罐底部的底吹结构；所述底吹结构包括：第一底吹透气元件、第二底吹透气元件、第三底吹透气元件、第四底吹透气元件以及与之相连的喷吹设备；所述第一底吹透气元件和所述第二底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径二分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°；所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件设置在铁水罐底距离圆心半径三分之一处，且两者到圆心的圆心角为90°。
2.如权利要求1所述的铁水罐顶底复合喷吹脱硫设备，其特征在于，所述第一底吹透气元件、所述第二底吹透气元件、所述第三底吹透气元件以及所述第四底吹透气元件均采用双环窄缝式透气砖。
3.如权利要求1所述的铁水罐顶底复合喷吹脱硫设备，其特征在于，所述顶吹结构包括：顶吹粉剂压力罐以及顶吹喷枪；
所述顶吹喷枪与所述顶吹粉剂压力罐相连。
4.如权利要求3所述的铁水罐顶底复合喷吹脱硫设备，其特征在于，所述顶吹喷枪采用倒T型喷枪。
5.一种采用权利要求1所述的设备进行铁水预脱硫的方法其特征在于，包括：
在顶吹压力超过0.4Mpa后将顶吹结构插入铁水内，运动至距包底200-300mm的位置，开始稳定喷吹，其中，喷吹压力为0.4-0.55Mpa，顶吹载气流量为100-120Nm3/h，脱硫剂采用颗粒镁脱硫剂；喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为6-8Kg/min，后50％为4-5kg/min，吨钢喷吹量为0-0.4kg/t，喷吹时间为8-20min；
底吹结构喷吹石灰粉剂，喷吹压力为0.5-0.7Mpa，喷吹速率采用两段喷吹模式，喷吹量的前50％为4-5kg/min，后50％为6-8kg/min，载气流量为120-140Nm3/h，吨钢喷吹量为0-0.6kg/t，喷吹时间为8-20min。
6.如权利要求5所述的铁水罐顶底复合喷吹脱硫方法，其特征在于：
当铁水中Ti含量＜0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氮气；
当铁水中Ti含量≥0.1％时，底吹和顶吹的载气全部采用氩气。
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