CN111235355B - 一种低成本预熔渣设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本预熔渣设备及其控制方法，其中低成本预熔渣设备包括第一钢包；气流通道；第二钢包，第二钢包的侧壁上具有第一放渣孔；三相石墨电极，三相石墨电极与第一敞开口相对设置，且三相石墨电极适于相对第一敞开口上下移动；第三钢包，第三钢包具有第二敞开口；第一氧枪；第四钢包，第四钢包的背离第三钢包的侧壁上具有第三放渣孔；第二氧枪；第五钢包，第五钢包的背离第四钢包的侧壁上具有第四放渣孔；第三氧枪；第六钢包，从第四放渣孔排出的钢渣适于通过第五敞开口流入第六钢包内。根据本发明的低成本预熔渣设备生产的预熔渣具有生产成本低和含硫量少的优点。

Description

一种低成本预熔渣设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其是涉及一种低成本预熔渣设备及其控制方法。

背景技术

相关技术中，预熔型精炼渣是采用石灰石(含CaO)、菱镁矿(含MgO)、白云石(含CaO·MgO)和萤石(含CaF2)在冲天炉、矿热炉或电弧炉中经过烧结熔制而成，这种渣的熔点很低，能够以最快的速度熔化，缩短了钢水在精炼包中的停留时间，强化了冶炼的进行。但是，生产预熔渣的电耗成本和原料成本较高，目前预熔型精炼渣的售价已达到约为3000元/吨。

LF(Ladle Furnace)精炼，由于工艺流程简便，精炼成本相对较低，已成为开发品种钢、提高质量的主要精炼方法之一。目前，大多数高质量品种钢都要经过LF炉精炼处理，以进一步脱硫以及去除钢中的非金属夹杂物。在精炼过程中，通常采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系进行脱硫，全国由此产生的LF精炼废渣每年可达500-1000万吨。目前对于LF冶金精炼废渣，主要的处理方法为将其与普通转炉废渣混合堆放在渣场待处理，主要用于筑路，由于渣中CaO含量较高，该渣很难在水泥、陶瓷等行业中大规模利用，外售价格约为几元/吨。这种处理方法不仅环境污染严重，且利用价值极低，白白浪费了大量资源。

研究表明，LF精炼废渣中含有大量的CaO、SiO₂、A1₂O₃和MgO等物质，这些组分与LF精炼过程中使用的造渣原料成分相近，精炼废渣是各种造渣料在高温过程中相互作用、反应而成，在精炼过程中各组分间已经进行了充分反应，形成了大量低熔点复杂物相，因此精炼废渣的这种“熟料”特点，使其具有很好的熔化特性。精炼废渣的熔点低、熔化速度快、碱度高、氧化性低，可以替代预熔渣来加速化渣过程。

但是，由于精炼废渣中硫含量达到0.6～0.8％，硫含量较高，在作为返回料再利用时会发生“回硫”现象，使钢水中硫含量升高，“回硫”现象限制了精炼废渣的回收再利用，如何采取有效的再生方式去除废渣中的硫是从本质上解决LF精炼废渣冶金资源化利用的关键和发展方向。为此人们开展了诸多研究，例如通过高温氧化处理，以期待通过下列反应将渣中的CaS脱除,从如下热力学公式来看，在1500～1700℃温℃范围时，△G1°值远小于0，反应会向正反应方向进行，所以氧化脱硫在理论上是可行的。

CaS(slag)+1/2O₂(g)＝CaO(Slag)+1/2S₂(g)

但在研究中发现，在氧化脱硫过程中，精炼渣表面由于供氧状态良好，表面的精炼渣能与氧气发生充分的反应，脱硫效率高，吹氧10min的脱硫率可达到88％，能将精炼渣中的硫脱至0.1％以下。但由于吹氧过程中炉气向精炼渣内部传氧的效率低，精炼渣内部缺少脱硫所需的氧气，精炼渣内部氧化脱硫反应的动力学条件差，精炼渣内部脱硫率低，距离吹氧界面200mm深度处的精炼渣脱硫率在20％以下。

由于精炼渣内部脱硫效率低这一问题的存在，目前仅有一些在实验室内针对精炼渣氧化脱硫进行的坩埚实验或在小型马弗炉内进行的氧化焙烧实验，无法将氧化脱硫技术应用到大规模的工业生产中，还没有利用LF精炼废渣来制作预熔渣的产业化报道，缺乏以LF精炼废渣为原料，利用氧化脱硫技术来制作预熔渣的详细工业化技术方案。

发明内容

本发明提出了一种低成本预熔渣设备，利用所述低成本预熔渣设备生产的预熔渣具有生产成本低和含硫量少的优点。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备，包括：第一钢包；气流通道，所述气流通道位于所述第一钢包的一侧，所述气流通道具有第一进口、第二进口、第三进口和第四进口，所述第一进口、所述第二进口、所述第三进口和所述第四进口在所述气流通道的延伸方向上间隔开，所述气流通道还具有出口，所述出口与所述第一进口、所述第二进口、所述第三进口和所述第四进口均连通；布袋除尘设备，所述布袋除尘设备的进气口与所述气流通道的所述出口连接且连通；半干法脱硫设备，所述半干法脱硫设备设在所述布袋除尘设备的下游，且所述半干法脱硫设备与所述布袋除尘设备的排气口连接且连通；第二钢包，所述第二钢包和所述第一钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第二钢包的内径为所述第一钢包内径的0.6-0.8倍，所述第二钢包的高度为所述第一钢包高度的0.7-0.9倍，所述第二钢包具有第一敞开口，所述第一敞开口与所述第一进口相对设置，所述第二钢包的侧壁上具有第一放渣孔，所述第一放渣孔与所述第二钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；三相石墨电极，所述三相石墨电极与所述第一敞开口相对设置，且所述三相石墨电极适于相对所述第一敞开口上下移动；第三钢包，所述第三钢包和所述第二钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第三钢包低于所述第二钢包，在竖直方向上，所述第三钢包的顶壁与所述第二钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第三钢包的内径为所述第二钢包内径的0.6-0.8倍，所述第三钢包的高度为所述第二钢包高度的0.7-0.9倍，所述第三钢包具有第二敞开口，所述第二敞开口与所述第二进口相对设置，所述第三钢包的背离所述第二钢包的侧壁上具有第二放渣孔，所述第二放渣孔与所述第三钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；第一氧枪，所述第一氧枪与所述第二敞开口相对设置，且所述第一氧枪适于相对所述第二敞开口上下移动；第四钢包，所述第四钢包和所述第三钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第四钢包低于所述第三钢包，在竖直方向上，所述第四钢包的顶壁与所述第三钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第四钢包具有第三敞开口，所述第三敞开口与所述第三进口相对设置，所述第四钢包的背离所述第三钢包的侧壁上具有第三放渣孔，所述第三放渣孔与所述第四钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；第二氧枪，所述第二氧枪与所述第三敞开口相对设置，且所述第二氧枪适于相对所述第三敞开口上下移动；第五钢包，所述第五钢包和所述第四钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第五钢包低于所述第四钢包，在竖直方向上，所述第五钢包的顶壁与所述第四钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第五钢包具有第四敞开口，所述第四敞开口与所述第四进口相对设置，所述第五钢包的背离所述第四钢包的侧壁上具有第四放渣孔，所述第四放渣孔与所述第五钢包的顶壁的间距小于等于100mm；第三氧枪，所述第三氧枪与所述第四敞开口相对设置，且所述第三氧枪适于相对所述第四敞开口上下移动；第六钢包，所述第六钢包和所述第五钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第六钢包低于所述第五钢包，在竖直方向上，所述第六钢包的顶壁与所述第五钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第五钢包具有第五敞开口，从所述第四放渣孔排出的钢渣适于通过所述第五敞开口流入所述第六钢包内。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备，可以利用LF精炼废渣来制作预熔渣，由此可以减少预熔渣的加工成本。此外，LF精炼废渣可以依次在第三钢包、第四钢包和第五钢包内分别利用第一氧枪、第二氧枪和第三氧枪进行吹氧，从而脱除LF精炼废渣中的80％以上的硫，进而可以在第六钢包内获取具有低含硫量的预熔渣。

根据本发明的一些实施例，所述第二钢包的侧壁上具有放钢口，所述放钢口和所述第一放渣孔位于所述第二钢包相对的两侧，且所述放钢口低于所述第一放渣孔。

根据本发明的一些实施例，所述第三钢包内设有第一挡板，所述第一挡板邻近所述第一放渣孔设置，所述第一挡板的顶壁与所述第三钢包的顶壁平齐，所述第一挡板的底壁与所述第三钢包的底壁间隔开，且所述第一挡板的底壁与所述第三钢包的底壁的间距为300-500mm，所述第一挡板的左右两端与所述第三钢包的侧壁连接，所述第一挡板的邻近所述第一放渣孔的表面为第一平面，在垂直于第一平面的方向上，所述第一平面与所述第三钢包的邻近所述第一放渣孔的侧壁的最大间距为200-300mm。

根据本发明的一些实施例，所述第四钢包内设有第二挡板，所述第二挡板邻近所述第二放渣孔设置，所述第二挡板的顶壁与所述第四钢包的顶壁平齐，所述第二挡板的底壁与所述第四钢包的底壁间隔开，且所述第二挡板的底壁与所述第四钢包的底壁的间距为300-500mm，所述第二挡板的左右两端与所述第四钢包的侧壁连接，所述第二挡板的邻近所述第二放渣孔的表面为第二平面，在垂直于第二平面的方向上，所述第二平面与所述第四钢包的邻近所述第二放渣孔的侧壁的最大间距为200-300mm。

根据本发明的一些实施例，所述第三钢包、所述第四钢包和所述第五钢包均包括：包壳；永久层，所述永久层位于所述包壳的内侧，且所述永久层的外壁与所述包壳的内壁贴合；镁碳砖层，所述镁碳砖层位于所述永久层的内侧，且所述镁碳砖层的外壁与所述永久层的内壁贴合。

在本发明的一些实施例中，所述第三钢包、所述第四钢包和所述第五钢包内均设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈埋设在所述永久层中。

根据本发明的一些实施例，所述第四钢包、所述第五钢包、所述第六钢包与所述第三钢包在形状、结构和尺寸上均相同。

根据本发明的一些实施例，所述第一氧枪为具有三个喷孔，每个所述喷孔与所述第一氧枪的枪杆的倾斜角度为20-30°，所述第二氧枪、所述第三氧枪与所述第一氧枪相同。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备的控制方法，所述预熔渣设备为上述低成本预熔渣设备，所述控制方法包括：S1：将所述第一钢包的部分钢水注入中间包，将所述第一钢包内剩余的钢渣倒入第二钢包内；S2：当所述第二钢包内的钢渣体积之和大于所述第二钢包容量的80％时，向下移动所述三相石墨电极，将所述三相石墨电极通电，利用所述三相石墨电极对所述第二钢包内的钢渣加热以使钢渣升温至1600-1650℃；S3：当所述第三钢包内的钢渣体积之和大于所述第三钢包容量的80％时，向下移动所述第一氧枪以使所述第一氧枪与所述第三钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第一氧枪向所述第三钢包内的钢渣吹氧10min；S4：当所述第四钢包内的钢渣体积之和大于所述第四钢包容量的80％时，向下移动所述第二氧枪以使所述第二氧枪与所述第四钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第二氧枪向所述第四钢包内的钢渣吹氧10min；S5：当所述第五钢包内的钢渣体积之和大于所述第五钢包容量的80％时，向下移动所述第三氧枪以使所述第三氧枪与所述第五钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第三氧枪向所述第五钢包内的钢渣吹氧10min；S6：在重力的作用下通过所述第四放渣孔移动至所述第六钢包的钢渣即为制成的预熔渣。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备的控制方法，可以利用LF精炼废渣来制作预熔渣，由此可以减少预熔渣的加工成本。此外，LF精炼废渣可以依次在第三钢包、第四钢包和第五钢包内分别利用第一氧枪、第二氧枪和第三氧枪进行吹氧，从而脱除LF精炼废渣中的80％以上的硫，进而可以在第六钢包内获取具有低含硫量的预熔渣。

根据本发明的一些实施例，所述第一氧枪、所述第二氧枪和所述第三氧枪的吹氧压力均为0.5-0.8Mpa，吹氧流量均为5-8m³/min。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的低成本预熔渣设备的结构示意图。

附图标记：

预熔渣设备100，

第一钢包1，气流通道2，

第一进口21，第二进口22，第三进口23，第四进口24，出口25，

布袋除尘设备31，半干法脱硫设备32，

第二钢包4，第一放渣孔41，放钢口42，

三相石墨电极43，

第三钢包5，第二放渣孔51，第一挡板52，

第四钢包6，第三放渣孔61，第二挡板62，

第五钢包7，第四放渣孔71，第三挡板72，

第六钢包8，

第一氧枪91，第二氧枪92，第三氧枪93。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图描述根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100。

如图1所示，根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100，包括：第一钢包1、气流通道2、布袋除尘设备31、半干法脱硫设备32、第二钢包4、三相石墨电极43、第三钢包5、第一氧枪91、第四钢包6、第二氧枪92、第五钢包7、第三氧枪93和第六钢包8。

具体地，如图1所示，气流通道2位于第一钢包1的一侧，气流通道2具有第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24，第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24在气流通道2的延伸方向上间隔开，气流通道2还具有出口25，出口25与第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24均连通，布袋除尘设备31的进气口与气流通道2的出口25连接且连通，半干法脱硫设备32设在布袋除尘设备31的下游，且半干法脱硫设备32与布袋除尘设备31的排气口连接且连通。

可以理解的是，在半干法脱硫设备32与布袋除尘设备31的抽吸作用下，第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24处可以形成负压。在对LF精炼废渣脱硫过程中产生的粉尘和废气可以通过第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24抽吸至布袋除尘设备31中，以实现对气体的除尘，并通过半干法脱硫设备32将含SO₂的气体经散热器冷却至一定温度后制成石膏。在本发明的一个实例中，第一进口21、第二进口22、第三进口23和第四进口24处分别设有一个除尘罩，除尘罩用于收集生产过程中产生的粉尘和废气。

如图1所示，第二钢包4和第一钢包1位于气流通道2的同一侧，第二钢包4的内径为第一钢包1内径的0.6-0.8倍，第二钢包4的高度为第一钢包1高度的0.7-0.9倍，第二钢包4具有第一敞开口，第一敞开口与第一进口21相对设置，第二钢包4的侧壁上具有第一放渣孔41，第一放渣孔41与第二钢包4的顶壁的间距在80-150mm之间，三相石墨电极43与第一敞开口相对设置，且三相石墨电极43适于相对第一敞开口上下移动。

可以理解的是，第一钢包1内的部分钢渣(LF精炼废渣)可以倾倒在第二钢包4内，然后利用三相石墨电极43对第二钢包4内的钢渣进行加热，从而可以将钢渣加热至1600-1650℃左右，进而可以为钢渣的脱硫氧化提供反应温度。具体地，在本发明的一个示例中，第二钢包4的内径为第一钢包1内径的0.7倍，第二钢包4的高度为第一钢包1高度的0.8倍，第一放渣孔41与第二钢包4的顶壁的间距为100mm。

如图1所示，第三钢包5和第二钢包4位于气流通道2的同一侧，第三钢包5低于第二钢包4，在竖直方向上，第三钢包5的顶壁与第二钢包4的顶壁的间距为500-1000mm，第三钢包5的内径为第二钢包4内径的0.6-0.8倍，第三钢包5的高度为第二钢包4高度的0.7-0.9倍，第三钢包5具有第二敞开口，第二敞开口与第二进口22相对设置，第三钢包5的背离第二钢包4的侧壁上具有第二放渣孔51，第二放渣孔51与第三钢包5的顶壁的间距在80-150mm之间，第一氧枪91与第二敞开口相对设置，且第一氧枪91适于相对第二敞开口上下移动。

可以理解的是，在第二钢包4内经过加热升温后的钢渣，可以通过第一放渣孔41注入第三钢包5内，然后通过第三钢包5上侧的第一氧枪91吹氧气，以使第三钢包5内的钢渣中的硫进行氧化。具体地，在本发明的一个实例中，第三钢包5内的钢渣体积之和大于第三钢包5容量的80％以后，降下第一氧枪91对钢渣吹氧脱硫，第一氧枪91距离钢渣表面500～800mm，氧气压力为0.5-0.8Mpa，氧气流量为5～8m³/min，吹氧10分钟后，第三钢包5顶部80～150mm厚度范围内钢渣中的硫被能被脱除50％以上。

如图1所示，第四钢包6和第三钢包5位于气流通道2的同一侧，第四钢包6低于第三钢包5，在竖直方向上，第四钢包6的顶壁与第三钢包5的顶壁的间距为500-1000mm，第四钢包6具有第三敞开口，第三敞开口与第三进口23相对设置，第四钢包6的背离第三钢包5的侧壁上具有第三放渣孔61，第三放渣孔61与第四钢包6的顶壁的间距在80-150mm之间，第二氧枪92与第三敞开口相对设置，且第二氧枪92适于相对第三敞开口上下移动。

可以理解的是，在第三钢包5内经过初步脱硫后的钢渣，可以通过第二放渣孔51注入第四钢包6内，然后通过第四钢包6上侧的第二氧枪92吹氧气，以使第四钢包6内的钢渣中的硫进一步氧化。具体地，在本发明的一个实例中，第四钢包6内的钢渣体积之和大于第四钢包6容量的80％以后，降下第二氧枪92对钢渣吹氧脱硫，第二氧枪92距离钢渣表面500～800mm，氧气压力为0.5-0.8Mpa，氧气流量为5～8m³/min，吹氧10分钟后，第四钢包6顶部80～150mm厚度范围内钢渣中的硫被能被进一步脱除50％以上。

如图1所示，第五钢包7和第四钢包6位于气流通道2的同一侧，第五钢包7低于第四钢包6，在竖直方向上，第五钢包7的顶壁与第四钢包6的顶壁的间距为500-1000mm，第五钢包7具有第四敞开口，第四敞开口与第四进口24相对设置，第五钢包7的背离第四钢包6的侧壁上具有第四放渣孔71，第四放渣孔71与第五钢包7的顶壁的间距小于等于100mm，第三氧枪93与第四敞开口相对设置，且第三氧枪93适于相对第四敞开口上下移动。

可以理解的是，在第四钢包6内经过第二步脱硫后的钢渣，可以通过第三放渣孔61注入第五钢包7内，然后通过第五钢包7上侧的第三氧枪93吹氧气，以使第五钢包7内的钢渣中的硫进一步氧化。具体地，在本发明的一个实例中，第五钢包7内的钢渣体积之和大于第五钢包7容量的80％以后，降下第三氧枪93对钢渣吹氧脱硫，第三氧枪93距离钢渣表面500～800mm，氧气压力为0.5-0.8Mpa，氧气流量为5～8m³/min，吹氧10分钟后，第五钢包7顶部80～150mm厚度范围内钢渣中的硫被能被进一步脱除50％以上。由此，经过3次氧化脱硫反应，能脱除钢渣中80％以上的硫。

如图1所示，第六钢包8和第五钢包7位于气流通道2的同一侧，第六钢包8低于第五钢包7，在竖直方向上，第六钢包8的顶壁与第五钢包7的顶壁的间距为500-1000mm，第五钢包7具有第五敞开口，从第四放渣孔71排出的钢渣适于通过第五敞开口流入第六钢包8内。由此，利用第六钢包8可以实现对制成的预熔渣的收集。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100，可以利用LF精炼废渣来制作预熔渣，由此可以减少预熔渣的加工成本。此外，LF精炼废渣可以依次在第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7内分别利用第一氧枪91、第二氧枪92和第三氧枪93进行吹氧，从而脱除LF精炼废渣中的80％以上的硫，进而可以在第六钢包8内获取具有低含硫量的预熔渣。

根据本发明的一些实施例，第二钢包4的侧壁上具有放钢口42，放钢口42和第一放渣孔41位于第二钢包4相对的两侧，且放钢口42低于第一放渣孔41。可以理解的是，第二钢包4内的部分钢渣可以通过第一放渣孔41注入第三钢包5，另外还有部分钢渣残留在第二钢包4内，通过设置放钢口42，残留在第二钢包4内的钢渣可以放钢口42返回至转炉或电炉重复使用。具体地，在本发明的一个示例中，当第二钢包4内的钢水体积大于第二钢包4容量的70％以后，即开启放钢口42放出部分钢水至钢水容器内，放出的钢水返回至转炉或电炉重复使用。

根据本发明的一些实施例，第三钢包5内设有第一挡板52，第一挡板52邻近第一放渣孔41设置，第一挡板52的顶壁与第三钢包5的顶壁平齐，第一挡板52的底壁与第三钢包5的底壁间隔开，且第一挡板52的底壁与第三钢包5的底壁的间距为300-500mm，第一挡板52的左右两端与第三钢包5的侧壁连接，第一挡板52的邻近第一放渣孔41的表面为第一平面，在垂直于第一平面的方向上，第一平面与第三钢包5的邻近第一放渣孔41的侧壁的最大间距为200-300mm。

可以理解的是，第一挡板52可以与第三钢包5的内壁限定出弧状通道，从第二钢包4流出的钢渣可以通过该弧形通道先流入第三钢包5底部，随后再逐渐向第三钢包5顶部流动，由此可以实现对钢渣的均匀搅拌，从而为下一阶段的氧化脱硫提供良好的条件。具体地，在本发明的一个实例中，第一挡板52的底壁与第三钢包5的底壁的间距为400mm，第一平面与第三钢包5的邻近第一放渣孔41的侧壁的最大间距为250mm。

根据本发明的一些实施例，第四钢包6内设有第二挡板62，第二挡板62邻近第二放渣孔51设置，第二挡板62的顶壁与第四钢包6的顶壁平齐，第二挡板62的底壁与第四钢包6的底壁间隔开，且第二挡板62的底壁与第四钢包6的底壁的间距为300-500mm，第二挡板62的左右两端与第四钢包6的侧壁连接，第二挡板62的邻近第二放渣孔51的表面为第二平面，在垂直于第二平面的方向上，第二平面与第四钢包6的邻近第二放渣孔51的侧壁的最大间距为200-300mm。

可以理解的是，第二挡板62可以与第四钢包6的内壁限定出弧状通道，从第四钢包6流出的钢渣可以通过该弧形通道先流入第四钢包6底部，随后再逐渐向第四钢包6顶部流动，由此可以实现对钢渣的均匀搅拌，从而为下一阶段的氧化脱硫提供良好的条件。具体地，在本发明的一个实例中，第二挡板62的底壁与第四钢包6的底壁的间距为400mm，第二平面与第四钢包6的邻近第二放渣孔51的侧壁的最大间距为250mm。

根据本发明的一些实施例，第五钢包7内设有第三挡板72，第三挡板72邻近第三放渣孔61设置，第三挡板72的顶壁与第五钢包7的顶壁平齐，第三挡板72的底壁与第五钢包7的底壁间隔开，且第三挡板72的底壁与第五钢包7的底壁的间距为300-500mm，第三挡板72的左右两端与第五钢包7的侧壁连接，第三挡板72的邻近第三放渣孔61的表面为第三平面，在垂直于第三平面的方向上，第三平面与第五钢包7的邻近第三放渣孔61的侧壁的最大间距为200-300mm。

可以理解的是，第三挡板72可以与第五钢包7的内壁限定出弧状通道，从第五钢包7流出的钢渣可以通过该弧形通道先流入第五钢包7底部，随后再逐渐向第五钢包7顶部流动，由此可以实现对钢渣的均匀搅拌，钢渣中硫含量也会混合均匀，能解决在氧化脱硫过程中，最表层钢渣和近表层钢渣脱硫率不一致而导致的成品预熔渣中硫含量不稳定的问题。具体地，在本发明的一个实例中，第三挡板72的底壁与第五钢包7的底壁的间距为400mm，第三平面与第五钢包7的邻近第三放渣孔61的侧壁的最大间距为250mm。

根据本发明的一些实施例，第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7均包括：包壳、永久层和镁碳砖层，永久层位于包壳的内侧，且永久层的外壁与包壳的内壁贴合，镁碳砖层位于永久层的内侧，且镁碳砖层的外壁与永久层的内壁贴合。由此，不仅可以保证第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7的结构的可靠性，还可以延长第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7的使用寿命。需要说明的是，永久层为耐火材料层。

在本发明的一些实施例中，第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7内均设有电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈埋设在永久层中。可以理解的是，液态钢渣中含有大量游离离子，游离离子处于导电状态，因此使用电磁感应加热线圈可以对液态钢渣进行加热，电磁感应加线圈热对钢渣输入的热量约等于吹氧脱硫过程中炉渣向外界环境散失的热量。由此，将钢渣控制在合适的氧化脱硫的温度内。

具体地，在本发明的一个示例中，电磁感应加热线圈的电源功率设定为500-1000KW，频率300-500Hz,电磁感应线圈的入口和出口处的铜制线圈为水平状，并穿过钢包外壳向外探出，电磁感应线圈的入口和出口通过导线与外部电源连接。为匹配电磁感应线圈的电源功率，设计高电感的电磁感应线圈，其规格参数为，线圈为中空矩形铜质线圈，线圈壁厚为3-5mm，矩形线圈截面规格为(30-50)mm*(15-30)mm，匝数为30-40匝，匝间距为5-7mm。采用绝缘支撑架固定电磁感应线圈，并且绝缘支撑架与钢包外壳相连并固定。

根据本发明的一些实施例，第四钢包6、第五钢包7、第六钢包8与第三钢包5在形状、结构和尺寸上均相同。可以理解的是，第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7和第六钢包8可以按照相同的标准进行设计和制造，由此可以简化第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7和第六钢包8的设计制造的难度。此外，第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7和第六钢包8也可以互换使用。

根据本发明的一些实施例，第一氧枪91为具有三个喷孔，每个喷孔与第一氧枪91的枪杆的倾斜角度为20-30°，第二氧枪92、第三氧枪93与第一氧枪91相同。由此，可以提升吹氧的面积和强度，从而可以提升钢渣的氧化脱硫的效率。此外，第二氧枪92、第三氧枪93与第一氧枪91相同，第二氧枪92、第三氧枪93与第一氧枪91可以按照相同的标准进行设计和制造，由此可以简化第二氧枪92、第三氧枪93与第一氧枪91设计制造的难度和成本。

下面参考附图描述根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100的控制方法。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100的控制方法，预熔渣设备100为上述低成本预熔渣设备100，控制方法包括：步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6。

步骤S1：将第一钢包1的部分钢水注入中间包，将第一钢包1内剩余的钢渣倒入第二钢包4内。具体地，在本发明的一个示例中，在连铸过程中，第一钢包1内的钢水向中间包内注入，在注入末期，为杜绝第一钢包1顶渣随钢水被卷入中间包内，在第一钢包1内钢水剩余3-5吨的情况下停止注入，第一钢包1内剩余的铸余钢水和钢包顶渣(统称为钢渣)倒入一个中等体积的第二钢包4内。

步骤S2：当第二钢包4内的钢渣体积之和大于第二钢包4容量的80％时，向下移动三相石墨电极43，将三相石墨电极43通电，利用三相石墨电极43对第二钢包4内的钢渣加热以使钢渣升温至1600-1650℃。

可以理解的是，第一钢包1内的钢渣在逐渐注入第二钢包4的过程中，第二钢包4内的钢渣的液面高度会逐渐升高，当第二钢包4内的钢渣体积之和大于第二钢包4容量的80％时，可以向下移动三相石墨电极43，并将三相石墨电极43通电，然后利用三相石墨电极43对第二钢包4内的钢渣加热以使钢渣升温至1600-1650℃。需要说明的是，在升温之前，钢渣的温度在1000～1200℃，此时如果通入氧气，钢渣的脱硫效果是比较差的。

步骤S3：当第三钢包5内的钢渣体积之和大于第三钢包5容量的80％时，向下移动第一氧枪91以使第一氧枪91与第三钢包5内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第一氧枪91向第三钢包5内的钢渣吹氧10min。

可以理解的是，第二钢包4内的钢渣在逐渐注入第三钢包5的过程中，第三钢包5内的钢渣的液面高度会逐渐升高，当第三钢包5内的钢渣体积之和大于第三钢包5容量的80％时，可以向下移动第一氧枪91以使第一氧枪91与第三钢包5内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第一氧枪91向第三钢包5内的钢渣吹氧10min。由此，可以将第三钢包5顶部80～150mm厚度范围内的钢渣中的硫脱除50％以上。

步骤4：当第四钢包6内的钢渣体积之和大于第四钢包6容量的80％时，向下移动第二氧枪92以使第二氧枪92与第四钢包6内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第二氧枪92向第四钢包6内的钢渣吹氧10min。

可以理解的是，第三钢包5内的钢渣在逐渐注入第四钢包6的过程中，第四钢包6内的钢渣的液面高度会逐渐升高，当第四钢包6内的钢渣体积之和大于第四钢包6容量的80％时，可以向下移动第二氧枪92以使第二氧枪92与第四钢包6内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第二氧枪92向第四钢包6内的钢渣吹氧10min。由此，可以将第四钢包6顶部80～150mm厚度范围内的钢渣中的硫脱除50％以上。

步骤S5：当第五钢包7内的钢渣体积之和大于第五钢包7容量的80％时，向下移动第三氧枪93以使第三氧枪93与第五钢包7内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第三氧枪93向第五钢包7内的钢渣吹氧10min。

可以理解的是，第四钢包6内的钢渣在逐渐注入第五钢包7的过程中，第五钢包7内的钢渣的液面高度会逐渐升高，当第五钢包7内的钢渣体积之和大于第五钢包7容量的80％时，可以向下移动第三氧枪93以使第三氧枪93与第五钢包7内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用第三氧枪93向第五钢包7内的钢渣吹氧10min。由此，可以将第五钢包7顶部80～150mm厚度范围内的钢渣中的硫脱除50％以上。由此，经过3次氧化脱硫反应，能脱除钢渣中80％以上的硫。

步骤S6：在重力的作用下通过第四放渣孔71移动至第六钢包8的钢渣即为制成的预熔渣。

可以发现，在在以上步骤S2-S5中，只有被脱除部分硫的表层刚渣才被放入下一级钢包，然后下一级钢包的表层的钢渣继续进行吹氧脱硫操作，在如此循环往复的操作工艺下，能使得整包精炼渣全部发生氧化脱硫反应。

具体地，在预熔型精炼渣的持续生产中，由于钢厂是进行连续冶炼生产作业的，连铸过程中约30-60min就能浇注完一炉钢水，若按四台连铸机同时生产来计算的话，平均钢厂8-15min就能浇注完一炉钢水，也即是每8-15min就会有一炉钢渣倒入第二钢包4内，第二钢包4、第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7在每8-15min时间内也都会将顶部脱硫后的钢渣放入下一级钢包内，因此在第二钢包4-第五钢包7中的钢渣都超过各自钢包容量的80％以后，钢包的钢渣会持续的倒入第二钢包4中，第二钢包4内的钢渣也会持续的按照第二钢包4→第三钢包5→第四钢包6→第五钢包7→第六钢包8的路径进行流转，且都是从上一级钢包的顶部流入下一级钢包的底部，再从该级钢包的底部流入该级钢包的顶部，能实现对LF精炼废渣的持续脱硫，能持续的以LF精炼废渣为原料生产出预熔渣。

根据本发明实施例的低成本预熔渣设备100的控制方法，可以利用LF精炼废渣来制作预熔渣，由此可以减少预熔渣的加工成本。此外，LF精炼废渣可以依次在第三钢包5、第四钢包6和第五钢包7内分别利用第一氧枪91、第二氧枪92和第三氧枪93进行吹氧，从而脱除LF精炼废渣中的80％以上的硫，进而可以在第六钢包8内获取具有低含硫量的预熔渣。

根据本发明的一些实施例，第一氧枪91、第二氧枪92和第三氧枪93的吹氧压力均为0.5-0.8Mpa，吹氧流量均为5-8m³/min。由此，可以提升吹氧的面积和强度，从而可以提升钢渣的氧化脱硫的效率。

下面参考附图描述根据本发明一个具体实施例的低成本预熔渣设备100及其控制方法。

具体地，在某钢厂的一个厂区内有4座120吨转炉、4座LF精炼炉、4台板坯连铸机，LF精炼过程中采用铝脱氧工艺，精炼渣(或称为钢渣)中含有大量的能减低炉渣熔点的Al₂O₃组分，经检测精炼渣成分为：CaO:40～60％，Al₂O₃:20～35％，SiO₂:5～15％，MgO:5～10％，S:0.6～0.8％，P₂O₅:0.3～0.6％，其成份与预熔渣成分接近，经检测，精炼渣的半球点熔点为1350～1380℃，半球点熔点温度低，脱硫后的精炼渣极其适合作为预熔渣来使用或外卖。

采用如图1所示的设备和方法对LF精炼渣进行脱硫，具体方法如本发明中的具体实施工艺中所述，其涉及到的设备参数、脱氧工艺参数和产生的良好效果如下所述：

第一钢包1的内径为2800mm，高度为2500mm；

第二钢包4的内径为2000mm，高度为2000mm；

第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7和第六钢包8的内径为1400mm，高度为1500mm；

第三钢包5比第二钢包4的位置低1000mm，第四钢包6、第五钢包7、第六钢包8分别比第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7的位置低500mm；

第一挡板52的下端距离第三钢包5的底部为300mm，第一挡板52与第三钢包5的侧壁的最远距离(垂直与挡墙方向上)为200mm；

第二挡板62的下端距离第四钢包6的底部为300mm，第二挡板62与第四钢包6的侧壁的最远距离(垂直与挡墙方向上)为200mm；

第三挡板72的下端距离第五钢包7的底部为300mm，第三挡板72与第五钢包7的侧壁的最远距离(垂直与挡墙方向上)为200mm；

第一氧枪91、第二氧枪92和第三氧枪93的吹氧工艺参数为：氧枪(第一氧枪91、第二氧枪92和第三氧枪93)距离钢渣表面500mm，氧气压力为0.8Mpa，氧气流量为8m³/min；

第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7包衬中电磁感应线圈的设备和工艺参数为：电磁感应加热线圈的电源功率设定为500KW，频率300HZ,其规格参数为，线圈为中空矩形铜质线圈，线圈壁厚为3mm，矩形线圈截面规格为30mm*15mm，匝数为30匝，匝间距为7mm。

经过吹氧脱硫后，第三钢包5顶部80～150mm厚度范围内炉渣中硫的平均含量由0.6～0.8％下降至0.3～0.4％，第四钢包6顶部80～150mm厚度范围内炉渣中硫的平均含量由0.3～0.4％下降至0.15～0.2％，第五钢包7顶部80～150mm厚度范围内炉渣中硫的平均含量由0.15～0.2％下降至0.07～0.1％，满足预熔渣成分中的硫含量要求。

经测算，用LF精炼废渣利用氧化脱硫技术来生产预熔渣的电耗平均成本为337元/吨渣、原料成本为10元/吨渣、氧气平均成本为46元/吨渣，平均设备成本(包括第二钢包4、第三钢包5、第四钢包6、第五钢包7和第六钢包8的耐材的损耗费用、布袋除尘费用、半干法脱硫制备石膏产生的费用)为150元/吨渣，平均人工成本为18元/吨渣，预熔渣的总生产平均成本为561元/吨渣，预熔渣的外卖平均价格达到2890元/吨渣，该厂区年产450万吨钢和9万吨LF精炼废渣，把这些精炼废渣全生产成预熔渣来外卖，年利润达到9万*(2890-561)＝2.1亿元，为企业创造了良好的经济效益。

采用LF精炼废渣来生产预熔渣，不仅解决了堆放精炼弃渣占用大量土地的问题，减少了固态废弃物的排放，保护了环境，而且使LF精炼弃渣变废为宝，节约了资源，为企业创造了良好的经济效益。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种低成本预熔渣设备，其特征在于，包括：

第一钢包；

气流通道，所述气流通道位于所述第一钢包的一侧，所述气流通道具有第一进口、第二进口、第三进口和第四进口，所述第一进口、所述第二进口、所述第三进口和所述第四进口在所述气流通道的延伸方向上间隔开，所述气流通道还具有出口，所述出口与所述第一进口、所述第二进口、所述第三进口和所述第四进口均连通；

布袋除尘设备，所述布袋除尘设备的进气口与所述气流通道的所述出口连接且连通；

半干法脱硫设备，所述半干法脱硫设备设在所述布袋除尘设备的下游，且所述半干法脱硫设备与所述布袋除尘设备的排气口连接且连通；

第二钢包，所述第二钢包和所述第一钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第二钢包的内径为所述第一钢包内径的0.6-0.8倍，所述第二钢包的高度为所述第一钢包高度的0.7-0.9倍，所述第二钢包具有第一敞开口，所述第一敞开口与所述第一进口相对设置，所述第二钢包的侧壁上具有第一放渣孔，所述第一放渣孔与所述第二钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；

三相石墨电极，所述三相石墨电极与所述第一敞开口相对设置，且所述三相石墨电极适于相对所述第一敞开口上下移动；

第三钢包，所述第三钢包和所述第二钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第三钢包低于所述第二钢包，在竖直方向上，所述第三钢包的顶壁与所述第二钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第三钢包的内径为所述第二钢包内径的0.6-0.8倍，所述第三钢包的高度为所述第二钢包高度的0.7-0.9倍，所述第三钢包具有第二敞开口，所述第二敞开口与所述第二进口相对设置，所述第三钢包的背离所述第二钢包的侧壁上具有第二放渣孔，所述第二放渣孔与所述第三钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；

第一氧枪，所述第一氧枪与所述第二敞开口相对设置，且所述第一氧枪适于相对所述第二敞开口上下移动；

第四钢包，所述第四钢包和所述第三钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第四钢包低于所述第三钢包，在竖直方向上，所述第四钢包的顶壁与所述第三钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第四钢包具有第三敞开口，所述第三敞开口与所述第三进口相对设置，所述第四钢包的背离所述第三钢包的侧壁上具有第三放渣孔，所述第三放渣孔与所述第四钢包的顶壁的间距在80-150mm之间；

第二氧枪，所述第二氧枪与所述第三敞开口相对设置，且所述第二氧枪适于相对所述第三敞开口上下移动；

第五钢包，所述第五钢包和所述第四钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第五钢包低于所述第四钢包，在竖直方向上，所述第五钢包的顶壁与所述第四钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第五钢包具有第四敞开口，所述第四敞开口与所述第四进口相对设置，所述第五钢包的背离所述第四钢包的侧壁上具有第四放渣孔，所述第四放渣孔与所述第五钢包的顶壁的间距小于等于100mm；

第三氧枪，所述第三氧枪与所述第四敞开口相对设置，且所述第三氧枪适于相对所述第四敞开口上下移动；

第六钢包，所述第六钢包和所述第五钢包位于所述气流通道的同一侧，所述第六钢包低于所述第五钢包，在竖直方向上，所述第六钢包的顶壁与所述第五钢包的顶壁的间距为500-1000mm，所述第五钢包具有第五敞开口，从所述第四放渣孔排出的钢渣适于通过所述第五敞开口流入所述第六钢包内；所述第二钢包的侧壁上具有放钢口，所述放钢口和所述第一放渣孔位于所述第二钢包相对的两侧，且所述放钢口低于所述第一放渣孔；所述第三钢包内设有第一挡板，所述第一挡板邻近所述第一放渣孔设置，所述第一挡板的顶壁与所述第三钢包的顶壁平齐，所述第一挡板的底壁与所述第三钢包的底壁间隔开，且所述第一挡板的底壁与所述第三钢包的底壁的间距为300-500mm，所述第一挡板的左右两端与所述第三钢包的侧壁连接，所述第一挡板的邻近所述第一放渣孔的表面为第一平面，在垂直于第一平面的方向上，所述第一平面与所述第三钢包的邻近所述第一放渣孔的侧壁的最大间距为200-300mm。

2.根据权利要求1所述的低成本预熔渣设备，其特征在于，所述第四钢包内设有第二挡板，所述第二挡板邻近所述第二放渣孔设置，所述第二挡板的顶壁与所述第四钢包的顶壁平齐，所述第二挡板的底壁与所述第四钢包的底壁间隔开，且所述第二挡板的底壁与所述第四钢包的底壁的间距为300-500mm，所述第二挡板的左右两端与所述第四钢包的侧壁连接，所述第二挡板的邻近所述第二放渣孔的表面为第二平面，在垂直于第二平面的方向上，所述第二平面与所述第四钢包的邻近所述第二放渣孔的侧壁的最大间距为200-300mm。

3.根据权利要求1所述的低成本预熔渣设备，其特征在于，所述第三钢包、所述第四钢包和所述第五钢包均包括：

包壳；

永久层，所述永久层位于所述包壳的内侧，且所述永久层的外壁与所述包壳的内壁贴合；

镁碳砖层，所述镁碳砖层位于所述永久层的内侧，且所述镁碳砖层的外壁与所述永久层的内壁贴合。

4.根据权利要求3所述的低成本预熔渣设备，其特征在于，所述第三钢包、所述第四钢包和所述第五钢包内均设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈埋设在所述永久层中。

5.根据权利要求1所述的低成本预熔渣设备，其特征在于，所述第四钢包、所述第五钢包、所述第六钢包与所述第三钢包在形状、结构和尺寸上均相同。

6.根据权利要求1所述的低成本预熔渣设备，其特征在于，所述第一氧枪为具有三个喷孔，每个所述喷孔与所述第一氧枪的枪杆的倾斜角度为20-30°，所述第二氧枪、所述第三氧枪与所述第一氧枪相同。

7.一种低成本预熔渣设备的控制方法，其特征在于，所述预熔渣设备为根据权利要求1-6中任一项所述的低成本预熔渣设备，所述控制方法包括：

S1：将所述第一钢包的部分钢水注入中间包，将所述第一钢包内剩余的钢渣倒入第二钢包内；

S2：当所述第二钢包内的钢渣体积之和大于所述第二钢包容量的80％时，向下移动所述三相石墨电极，将所述三相石墨电极通电，利用所述三相石墨电极对所述第二钢包内的钢渣加热以使钢渣升温至1600-1650℃；

S3：当所述第三钢包内的钢渣体积之和大于所述第三钢包容量的80％时，向下移动所述第一氧枪以使所述第一氧枪与所述第三钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第一氧枪向所述第三钢包内的钢渣吹氧10min；

S4：当所述第四钢包内的钢渣体积之和大于所述第四钢包容量的80％时，向下移动所述第二氧枪以使所述第二氧枪与所述第四钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第二氧枪向所述第四钢包内的钢渣吹氧10min；

S5：当所述第五钢包内的钢渣体积之和大于所述第五钢包容量的80％时，向下移动所述第三氧枪以使所述第三氧枪与所述第五钢包内的钢渣的上表面的间距在500-800mm之间，利用所述第三氧枪向所述第五钢包内的钢渣吹氧10min；

S6：在重力的作用下通过所述第四放渣孔移动至所述第六钢包的钢渣即为制成的预熔渣。

8.根据权利要求7所述的低成本预熔渣设备的控制方法，其特征在于，所述第一氧枪、所述第二氧枪和所述第三氧枪的吹氧压力均为0.5-0.8MPa ，吹氧流量均为5-8m³/min。

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