CN111206135A - 一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法，所述搅拌装置包括旋转驱动系统、搅拌头、搅拌转轴、喷枪、输料管和料仓，所述搅拌转轴的一端和所述旋转驱动系统的驱动端连接，所述搅拌头同轴连接在所述搅拌转轴的另一端上；所述喷枪设置于所述搅拌转轴和搅拌头的内部，所述喷枪的出口位于所述搅拌头远离所述搅拌转轴的一端，所述喷枪的入口与所述输料管出口连通，所述输料管入口均与外界气源和料仓连通。采用本发明的铁水脱硫搅拌装置脱硫，铁水脱硫动力学条件好，脱硫均匀，脱硫效果好。

Description

一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法
技术领域
本发明属于铁水预处理技术领域，特别涉及一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法。
背景技术
随着社会经济的发展，对钢材性能的需求越来越高，而钢中硫元素对钢材的力学性能、加工性能、电磁性能等均有显著影响，钢中硫元素极低值控制水平成为限制钢材性能进一步提升的瓶颈。在工业生产中，铁水预处理脱硫是最经济高效的手段，目前最常用的脱硫方式为KR搅拌法。
但传统的KR搅拌法是通过料仓自然下料到铁水罐的上方，料仓自然下料法，其脱硫剂块度较大并容易结块导致利用率低，且动力学条件差，搅拌头正下方存在“死区”，脱硫反应不均匀，影响整包的铁水硫元素的快速脱除。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法，以解决传统KR搅拌法脱硫脱硫效果差的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一方面，本发明提供了一种铁水脱硫搅拌装置，所述搅拌装置包括旋转驱动系统、搅拌头、搅拌转轴、喷枪、输料管和料仓，
所述搅拌转轴的一端和所述旋转驱动系统的驱动端连接，所述搅拌头同轴连接在所述搅拌转轴的另一端上；
所述喷枪设置于所述搅拌转轴和搅拌头的内部，所述喷枪的出口位于所述搅拌头远离所述搅拌转轴的一端，所述喷枪的入口与所述输料管出口连通，所述输料管入口均与外界气源和料仓连通。
进一步地，所述搅拌头的形状为T形、十字形和一字型中的一种。
另一方面，本发明提供了利用上述的一种铁水脱硫搅拌装置脱硫的方法，所述方法包括，对铁水进行一次扒渣；
在所述一次扒渣后，下降搅拌头到所述铁水液面以下进行搅拌，所述外界气源提供气体，所述料仓提供脱硫剂，通过喷枪将以气体为载体的脱硫剂喷入搅拌中的铁水中，所述气体的流量为300～700NL/min；
在所述脱硫剂喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头的搅拌速率；
在所述搅拌头搅拌结束后，依次提升搅拌头和二次扒渣，完成脱硫。
进一步地，所述一次扒渣的铁水表面亮面面积占比＞80％，所述二次扒渣的铁水表面亮面面积占比≥90％。
进一步地，所述下降搅拌头到所述铁水液面以下进行搅拌中，所述搅拌速率为80～140r/min。
进一步地，所述气体为氮气和氩气中的一种。
进一步地，所述脱硫剂包括CaO和CaF2，所述CaO与所述CaF2的物质的量的比值为(7～11)：1，所述脱硫剂的粒径为0.1～0.5mm。
进一步地，所述脱硫剂加入速率为50～300kg/min，所述脱硫剂加入质量为3～4kg/每吨铁水。
进一步地，所述在所述脱硫剂喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头的搅拌速率中，所述搅拌头的搅拌速率为80～140r/min。
进一步地，所述搅拌头的搅拌时间总和为8～15min。本发明的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法，所述搅拌装置包括旋转驱动系统、搅拌头、搅拌转轴、喷枪、输料管和料仓，所述搅拌转轴的一端和所述旋转驱动系统的驱动端连接，所述搅拌头同轴连接在所述搅拌转轴的另一端上；所述喷枪设置于所述搅拌转轴和搅拌头的内部，所述喷枪的出口位于所述搅拌头远离所述搅拌转轴的一端，所述喷枪的入口与所述输料管出口连通，所述输料管入口均与外界气源和料仓连通。。在传统的KR脱硫搅拌装置的搅拌头内置入喷枪，喷枪与外界气源和料仓连通，料仓中的脱硫剂在外界气源提供的气体运动作用下，被快速的送到搅拌头的底部，并喷吹到铁水罐内的铁水中，在搅拌头和喷吹气体的搅拌作用下，将脱硫剂送至整包铁水中，实现了铁水脱硫均匀，二者的搅拌作用还为整包铁水提供了良好的脱硫动力学条件，提高了脱硫效率，改善了脱硫效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种铁水脱硫装置示意图；
图2为本发明实施例的一种铁水脱硫方法工艺步骤图。
附图标记：1-外界气源；2-料仓；3-输料管；4-搅拌转轴；5-铁水；6-铁水罐；7-脱硫剂；8-旋转驱动系统；9-喷枪；10-搅拌头。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一方面，本申请提供一种铁水脱硫搅拌装置，图1为本发明实施例的一种铁水脱硫搅拌装置示意图，结合图1，所述搅拌装置包括旋转驱动系统8、搅拌头10、搅拌转轴4、喷枪9、输料管3和料仓2，
搅拌转轴4的一端和所述旋转驱动系统8的驱动端连接，搅拌头10同轴连接在搅拌转轴4的另一端上；
喷枪9设置于搅拌转轴4和搅拌头10的内部，喷枪9的出口位于搅拌头10远离搅拌转轴4的一端，喷枪9的入口与输料管3出口连通，输料管3入口均与外界气源1和料仓2连通。
喷枪9和搅拌头10与铁水接触的部分均有耐材覆盖，旋转驱动系统8设置在钢结构支架上，以支撑旋转驱动系统8。
在传统的KR脱硫搅拌装置的搅拌头10内置入喷枪9，喷枪9与外界气源1和料仓2连通，料仓2中的脱硫剂7在外界气源1提供的气体运动作用下，被快速的送到搅拌头10的底部，并喷吹到铁水罐6内的铁水5中，喷吹出的气体可以搅拌搅拌头10正下方的铁水，为搅拌头10正下方的脱硫反应提供了良好的动力学条件，解决了传统KR脱硫装置搅拌头下方脱硫效果差，存在死区的问题。
进一步地，所述搅拌头的形状为T形、十字形和一字型中的一种。
另一方面，本发明还提供了一种铁水脱硫方法，图2为本发明实施例的一种铁水脱硫方法的工艺步骤图，结合图2，所述方法包括，
S1，对铁水5进行一次扒渣。
进一步地，所述一次扒渣的铁水表面亮面面积占比＞80％。
铁水表面渣中含有大量的硫元素，通过一次扒渣，将大多数铁水渣去除，避免脱硫后出现回硫问题。一次扒渣前期，渣量大，扒渣速度快，一次扒渣后期，铁水渣越来越少，扒渣难度大，速率慢，为了控制生产节奏，不可能将铁水渣全部除去。
S2，在所述一次扒渣后，下降搅拌头10到铁水5液面以下进行搅拌，所述外界气源1提供气体，所述料仓2提供脱硫剂，通过喷枪9将以气体为载体的脱硫剂7喷入所述搅拌中的铁水5中，所述气体的流量为300～700NL/min。
搅拌头10的下部浸入铁水5的深度为铁水总深度的40～60％，搅拌头10浸入深度不可过深，否则会导致上部铁水搅拌不均匀，脱硫动力学条件差，搅拌头10浸入深度不可过浅，否则，上部铁水喷溅严重，增加钢铁料损失并有安全风险，同时铁水下部动力学条件差，脱硫效果不好。喷吹气体的流量控制为300～700NL/min，控制载气流量使其带着脱硫剂7在铁液中有一定冲击深度，促进脱硫剂7与铁包底部铁水充分混合。
进一步地，所述下降搅拌头10到所述铁水液面以下进行搅拌中，所述搅拌速率为80～140r/min。
旋转轴4在旋转驱动装置8的驱动下转动，搅拌头10在旋转轴4的旋转作用下转动并搅拌铁水。搅拌速率达到80r/min后，再加入脱硫剂7，此时的铁水具有一定的搅拌速度，具有良好的脱硫动力学条件。气体作为载体，一方面可以提高脱硫剂7进入铁水中的深度，另一方面，喷吹的气体可以搅动铁水，进一步的提高脱硫的动力学条件；再一方面，喷吹的方式可以使脱硫剂7颗粒迅速分散，避免结块，提高脱硫剂7的利用率。将喷吹和搅拌结合，进一步增加了脱硫剂7在铁水中的停留时间，动力学条件更优，反应更充分。
进一步地，所述气体为氮气和氩气中的一种。
进一步地，所述脱硫剂7包括CaO和CaF2，所述CaO与所述CaF2的物质的量的比值为(7～11)：1，所述脱硫剂7的粒径为0.1～0.5mm。
脱硫剂7的构成是低熔点的CaF2粉和CaO粉的混合物，因为CaO的熔点高，不易熔化，与铁水中的S反应的动力学条件差，因此采用低熔点的CaF2和CaO混合，可以提高反应面积，改善脱硫反应的动力学条件。但CaF2并不具备脱硫能力，因此，其过多会导致脱硫效率差。CaF2过少，难以使脱硫剂7与铁水充分接触，因此，CaF2不可过少。脱硫剂7的粒径不可过大，否则气体载体无法带动脱硫剂7喷出喷枪9，粒径也不可过小，否则喷吹冲击深度不够，难以进入铁水的下部，混合不均匀，造成下部的铁水脱硫效果差，同时粒径过小会导致生成的脱硫产物小，不易上浮进入渣中。传统KR搅拌脱硫所用脱硫剂7的粒径为0.5～1mm，本发明实施例中的脱硫剂7粒径比传统KR搅拌脱硫的脱硫剂7粒径要小，比表面积大，反应界面多，脱硫剂7利用率高。
进一步地，所述脱硫剂7加入速率为50～300kg/min，所述脱硫剂7加入量为3～4kg/每吨铁水。
脱硫剂7的加入速度要与气体流量相匹配，在气体流量允许的前提下，尽可能增加脱硫剂7的加入速度，同时还要考虑脱硫量和成本。
脱硫剂7也可以选用镁粉，由于镁粉的价格比较贵，考虑成本，一般都采用与CaF2混合的石灰。凡是其他可以实现本发明的脱硫效果的脱硫剂都可以使用。
气体可以选用氮气和氩气中的一种，这是因为氮气和氩气对铁水质量不会产生影响，一般为了降低成本，钢铁企业会选择氮气作为喷吹气体。
S3，在所述脱硫剂7喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头10的搅拌速率。
进一步地，所述在所述脱硫剂7喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头10的搅拌速率中，所述搅拌头10的搅拌的速率为80～140r/min。
进一步地，所述搅拌头10的搅拌时间总和为8～15min。
铁水脱硫结束后停止搅拌，搅拌总时间为8～15min，一方面，考虑生产节奏，搅拌时间不可过长，另一方面，考虑脱硫效果，搅拌时间不可过短。
S4，在所述二次搅拌结束后，依次提升搅拌头10和二次扒渣，完成脱硫。
进一步地，所述二次扒渣的铁水表面亮面面积占比≥90％。
二次扒渣将铁水脱硫产生的硫化物和依次扒渣残留的铁水渣去除，防止回硫。而且铁水渣为还原渣，与下一工序的转炉冶炼所用渣系完全不同，转炉冶炼渣系为氧化渣，因此必须尽可能的去除。
本发明实施例提供了一种铁水脱硫搅拌装置及其脱硫方法，在传统的KR脱硫搅拌装置的搅拌头10内置入喷枪9，喷枪9与外界气源和料仓2连通，料仓2中的脱硫剂7在外界气源提供的气体运动作用下，被快速的送到搅拌头10的底部，并喷吹到铁水罐内的铁水中，在搅拌头10和喷吹气体的搅拌作用下，将脱硫剂7送至整包铁水中，实现了铁水脱硫均匀，二者的搅拌作用还为整包铁水提供了良好的脱硫动力学条件，提高了脱硫效率，改善了脱硫效果。本发明将传统KR搅拌和喷吹法结合在一起，搅拌头10搅拌和喷吹气体搅拌为脱硫提供了良好的动力学条件，脱硫剂7的粒度比KR搅拌的粒度小，在气体的作用下不会出现结块现象，脱硫剂7利用率高。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种铁水脱硫搅拌装置，其特征在于，所述搅拌装置包括旋转驱动系统、搅拌头、搅拌转轴、喷枪、输料管和料仓，
所述搅拌转轴的一端和所述旋转驱动系统的驱动端连接，所述搅拌头同轴连接在所述搅拌转轴的另一端上；
所述喷枪设置于所述搅拌转轴和搅拌头的内部，所述喷枪的出口位于所述搅拌头远离所述搅拌转轴的一端，所述喷枪的入口与所述输料管出口连通，所述输料管入口均与外界气源和料仓连通。
2.根据权利要求1所述的一种铁水脱硫搅拌装置，其特征在于，所述搅拌头的形状为T形、十字形和一字型中的一种。
3.采用权利要求1～2任一项所述的一种铁水脱硫搅拌装置脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括，
对铁水进行一次扒渣；
在所述一次扒渣后，下降搅拌头到所述铁水液面以下进行搅拌，所述外界气源提供气体，所述料仓提供脱硫剂，通过喷枪将以气体为载体的脱硫剂喷入搅拌中的铁水中，所述气体的流量为300～700NL/min；
在所述脱硫剂喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头的搅拌速率；
在所述搅拌头搅拌结束后，依次提升搅拌头和二次扒渣，完成脱硫。
4.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述一次扒渣的铁水表面亮面面积占比＞80％，所述二次扒渣的铁水表面亮面面积占比≥90％。
5.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述下降搅拌头到所述铁水液面以下进行搅拌中，所述搅拌速率为80～140r/min。
6.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述气体为氮气和氩气中的一种。
7.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述脱硫剂包括CaO和CaF2，所述CaO与所述CaF2的物质的量的比值为(7～11)：1，所述脱硫剂的粒径为0.1～0.5mm。
8.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述脱硫剂加入速率为50～300kg/min，所述脱硫剂加入质量为3～4kg/每吨铁水。
9.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述在所述脱硫剂喷入所述搅拌中的铁水完成时，提高所述搅拌头的搅拌速率中，所述搅拌头的搅拌速率为80～140r/min。
10.根据权利要求3所述的一种铁水脱硫方法，其特征在于，所述搅拌头的搅拌时间总和为8～15min。
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