CN102676741A - Kr喷粉搅拌脱硫装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种KR喷粉搅拌脱硫装置，包括搅拌头和控制搅拌头动作的驱动装置，所述的驱动装置包括一个联接搅拌头的连杆、驱动连杆上下移动的升降装置和驱动连杆旋转的搅拌马达，其特征是：还具有加料***和高压气源，所述的搅拌头上开有通高压惰性气体和脱硫剂的通孔，所述的通孔进口与加料***的脱硫剂出口和高压气源出口连通。本发明还涉及使用该KR喷粉搅拌脱硫装置进行铁水脱硫的方法。使用该装置能实现高效、快速、精准脱硫，达到减少脱硫剂颗粒度要求、减少温降和减少搅拌头损耗的效果。

Description

KR喷粉搅拌脱硫装置及方法

技术领域

本发明涉及一种KR喷粉搅拌脱硫装置及方法。

背景技术

随着经济和钢铁工艺的高速发展，社会对钢铁质量的要求越来越高、越来越苛刻，产品的种类也急剧增加，尤其是高品质高附加值钢种的需求不断增大。面对钢铁市场日趋激烈的竞争，经济高效的铁水预处理脱硫，作为现代钢铁工艺生产的典型优化工艺流程“高炉炼铁—铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—全连铸—热送轧制”的重要环节之一，已经被广泛应用于实际生产。

近30年来铁水脱硫技术迅速发展，现已经有十几种处理方法，其中应用最广泛最具代表性的主要是喷吹法和KR机械搅拌法。它们在技术上都已经相当成熟。

KR机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定的深度，借其旋转产生的漩涡，使加入铁水渣面的氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越，有利于采用廉价的脱硫剂如氧化钙。

喷吹法，是利用惰性气体（N₂或Ar）作载体将脱硫粉剂（如CaO、CaC₂和Mg）由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。目前，喷吹镁系脱硫剂为主要发展趋势，其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。

这两种应用最为广泛的脱硫工艺，从实际生产中的应用效果来看，二者互有长短。KR脱硫工艺最大的优点是动力学条件优越，且可采用廉价的脱硫剂，但由于脱硫剂均通过高位料仓加入到铁水包渣面，脱硫剂的颗粒度对脱硫效果影响很大。KR法脱硫虽然目前被广泛采用，但设备复杂，一次性投资大，存在脱硫剂消耗大、渣量大、脱硫处理周期长、铁水温降较大等缺点。相比KR法而言，喷吹法一次投入少，适合中小型企业的低成本技术改造。喷吹法最大的缺点是动力学条件差，且脱硫剂成本高，一般采用CaC₂或Mg基脱硫剂，有研究表明，在都使用CaO基脱硫剂的情况下，KR法的脱硫率是喷吹法的四倍。

据查专利号200610124845.7《KR法脱硫罐底吹方法》，公布了一种KR法脱硫罐底吹方法，其步骤包括：扒前渣开吹，通高压氮气后调节到最小的透气状况，使铁水液面翻花为罐内体积的十分之一；搅拌时开始底吹氮气，底吹流量为12~23Nm3/h，底吹压力为0.3~0.8MPa；搅拌完毕后，取样测温，铁水温度为实测温度；扒后渣底吹氮气3~8分钟，底吹氮气压力为0.5~0.8MPa。该方法能够在一定程度上缩短脱硫周期、降低脱硫成本、提高脱硫效率，但由于脱硫剂仍是从高位料仓加入铁水液面上，靠十字搅拌桨产生的漩涡将脱硫剂带入铁水中，脱硫剂利用率不高，增加罐底底吹氮气也仅能有限的增加脱硫动力学条件，脱硫效率提高有限。

据查专利号200710051992.0《铁水喷吹脱硫喷枪》，涉及一种用于铁水罐铁水喷吹脱硫预处理的喷枪。针对现有技术所存在的喷枪枪芯主管扭曲变形，导致喷吹管堵塞时不能抽出更换，进而带来的枪芯不能重复利用的问题。该实用新型仅对枪芯进行改变，并没有改变喷吹法的固有的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种KR喷粉搅拌脱硫装置及方法，以实现高效、快速、精准脱硫，达到减少处理周期、减少脱硫剂颗粒度要求、减少温降和减少搅拌头损耗的效果。

本发明提供一种KR喷粉搅拌脱硫装置，包括搅拌头和控制搅拌头动作的驱动装置，所述的驱动装置包括一个联接搅拌头的连杆、驱动连杆上下移动的升降装置和驱动连杆旋转的搅拌马达，还具有加料***和高压气源，所述的搅拌头上开有通高压惰性气体和脱硫剂的通孔，所述的通孔进口与加料***的脱硫剂出口和高压气源出口连通。

作为优选，所述的连杆为中空管，中空管的下端与搅拌头可拆卸联接、且中空管的管口与搅拌头的通孔密封对接，中空管的上部设有脱硫剂进口和高压气进口，所述的脱硫剂进口与加料***的脱硫剂出口通过管路连通，中空管的高压气进口与高压气源出口通过管路连通。

作为优选，所述的搅拌头为十字形搅拌头，所述的通孔开设于搅拌头的中心轴位置。

作为优选，所述的加料***包括存放脱硫剂的贮藏料斗和计量投料料斗，所述的贮藏料斗位于计量投料料斗上方。

利用本发明的KR喷粉搅拌脱硫装置对铁水脱硫的方法，包括以下步骤：

①开启升降装置，搅拌头移动至距离铁水液面上方2~10cm时，开启高压气源喷入惰性气体，使载气喷吹脱硫剂，载气流量10~50Nm³/h，载气压力为0.3~1.2MPa；

②载气开启后，开启加料***，将料仓中的脱硫剂带入输送管路，脱硫剂在高压气源通入的惰性气体作用下通过中空的搅拌头端部喷出，脱硫剂输送量为0.05~0.5t/min；

③开启搅拌马达驱动搅拌头搅拌并继续下降到工作位置，搅拌头转速逐步增大，当达到80~120转时，转速恒定，此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行深脱硫，历时2~6min后完成脱硫处理。

所述载气是N₂或Ar，脱硫剂是CaO、CaC₂或Mg。

载气流量、压力越大，脱硫剂与铁水混合越均匀，脱硫效果更好；脱硫剂输送量越大，脱硫效果也更好。上述步骤⑴、⑵和⑶中的参数根据待处理铁水、目标硫含量和脱硫设备等实际情况进行设定。

针对背景技术描述的现行两种工艺技术存在的缺点，并结合现行两种工艺技术的优点，发明了一种KR喷粉搅拌脱硫技术，即采用中空的搅拌装置和搅拌头，在搅拌同时，利用惰性气体（N₂或Ar）作载体将脱硫粉剂（如CaO、CaC₂和Mg）从中空的搅拌装置和搅拌头中喷入铁水中，提高脱硫剂与铁水的接触反应机会；同时载气也起到搅拌铁水的作用。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要优点：

其一，脱硫周期明显缩短，处理周期仅为目前KR脱硫的1/3~1/2（脱硫工作时间降低至2~6min）；

其二，铁水温降明显降低，铁水温降仅为目前KR脱硫的1/3~1/2（温降降低至15~40℃）；

其三，脱硫剂用量明显降低，脱硫剂用量仅为目前KR脱硫的1/3~2/3（脱硫(0.001%)消耗降低至0.07~0.20kg/t·Fe·[S]）；

其四，脱硫效果十分稳定，脱硫后铁水[S]可达到0.001%直至痕迹；

其五，原工艺要求脱硫剂粒度在0.4~1.0mm之间的占80%以上，本工艺的采用可降低对脱硫剂粒度的要求，细小的粉末（＜Φ0.4mm）也可采用本技术进行使用；

其六，由于本发明区别与传统KR搅拌脱硫，脱硫剂由搅拌头下端出口喷出，不用在铁水渣面加脱硫剂，可以取消KR脱硫前扒渣工序，减少铁水在脱硫站的处理周期和温降。

其七，市场前景看好。

本发明装置及方法可以广泛应用到铁水预脱硫工艺中，从根本上解决KR脱硫工艺脱硫剂消耗大、渣量大、脱硫处理周期长、铁水温降较大等难题，带来的降低生产成本，增加的效益也十分可观。

总之，本方法能够降低脱硫剂消耗、降低脱硫成本、减少渣量（减少扒渣时间、降低扒渣铁损，KR脱硫之前需要将原铁水所带渣量扒除干净，脱硫之后的扒渣是扒除脱硫所产生的渣，所以脱硫后扒渣的渣量大小与脱硫剂用量直接相关，脱硫剂用量减少后渣量也随之减少，扒渣同时带出的铁水量也减少，即铁损减少）、提高脱硫效率，实现高效、快速、精准脱硫，促进KR脱硫预处理工艺生产技术水平实质性提高，为快速化、多样化和低硫化炼钢提供高纯净度的合格铁水。

附图说明

图1本发明KR喷粉搅拌脱硫装置示意图；

图2本发明KR喷粉搅拌脱硫装置中搅拌头的剖视图。

图中：1.搅拌头，11.通孔，2.驱动装置，21.连杆，211.脱硫剂进口，212高压气进口，22.升降装置，23.搅拌马达，3.加料***，31.贮藏料斗，32.计量投料料斗，4.高压气源。

具体实施方式

图1图2所示，本发明的KR喷粉搅拌脱硫装置，包括搅拌头1和控制搅拌头1动作的驱动装置2，驱动装置2包括一个联接搅拌头1的连杆21、驱动连杆21上下移动的升降装置22和驱动连杆21旋转的搅拌马达23，其特征是：还具有加料***3和高压气源4，搅拌头1上开有通高压惰性气体和脱硫剂的通孔11，通孔11进口与加料***3的脱硫剂出口和高压气源4出口连通。

作为优选，连杆21为中空管，中空管的下端与搅拌头1可拆卸联接、且中空管的管口与搅拌头1的通孔11密封对接，中空管的上部设有脱硫剂进口211和高压气进口212，脱硫剂进口211与加料***3的脱硫剂出口通过管路连通，中空管的高压气进口212与高压气源出口通过管路连通。

作为优选，搅拌头1为十字形搅拌头，通孔11开设于搅拌头1的中心轴位置。

作为优选，加料***3包括存放脱硫剂的贮藏料斗31和计量投料料斗32，贮藏料斗31位于计量投料料斗32上方。

利用本发明的KR喷粉搅拌脱硫装置对铁水脱硫的方法，包括以下步骤：

①开启升降装置22，搅拌头1移动至距离铁水液面上方2~10cm时，开启高压气源4喷入惰性气体，使载气喷吹脱硫剂，载气流量10~50Nm³/h，载气压力为0.3~1.2MPa；

②载气开启后，开启加料***3，将料仓中的脱硫剂带入输送管路，脱硫剂在高压气源4通入的惰性气体作用下通过中空的搅拌头1端部喷出，脱硫剂输送量为0.05~0.5t/min；

③开启搅拌马达23驱动搅拌头1搅拌并继续下降到工作位置，搅拌头1转速逐步增大，当达到80~120转时，转速恒定，此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行深脱硫，历时2~6min后完成脱硫处理。

载气是N₂或Ar，脱硫剂是CaO、CaC₂或Mg。

实施例1：

⑴处理前铁水情况：

120吨铁水罐，内装铁水125吨，脱硫预处理前铁水成分：Si 0.43%、P0.105%、S 0.061%，铁水温度1300℃，铁水带渣量0.8%。

脱硫预处理目标S≤0.015%。

⑵脱硫处理过程：

①铁水罐进入脱硫工位后，逐步下降搅拌头；（取消铁水脱硫扒前渣工序）

②搅拌头距离铁水液面5cm时，开启载气（氮气），载气流量30Nm³/h，载气压力为0.8MPa；

③载气开启后，将料仓中的脱硫粉剂CaO带入输送管路，通过中空的搅拌头端部喷出，脱硫粉剂输送量为0.2t/min，脱硫粉剂喷吹时间2min，粉剂喷吹结束后继续吹氮气；

④搅拌头开启搅拌并继续下降到工作位置（铁水液面以下1500mm），搅拌头转速逐步增大，当达到80转时，转速恒定。此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行深脱硫，历时4min。

⑤搅拌完毕后，升起搅拌头，搅拌头离开铁水后停止吹氮气，取样测温。

⑥扒后渣，吊铁水包，向转炉兑铁水炼钢。

⑶处理后铁水情况：

铁水S 0.010%，铁水温度1271℃。

对比例1现行KR脱硫，常规搅拌装置和搅拌头（非中空）：

⑴处理前铁水情况：同实施例1。

⑵脱硫处理过程：

①铁水罐进入扒渣处理工位后，倾倒一定角度，扒完前渣；

②扒完前渣后，铁水罐归正，将铁水罐移动至脱硫处理工位；

③向铁水液面加入小颗粒脱硫剂CaO（颗粒度要求0.4~1.0mm占80%以上，以提高脱硫剂的脱硫效率）1.2吨。

④逐步下降搅拌头开启搅拌并下降到工作位置（铁水液面以下1500mm），搅拌头转速逐步增大，当达到100转时，转速恒定。此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行脱硫，历时10min。

⑤搅拌完毕后，升起搅拌头，取样测温。

⑥扒后渣，吊铁水包，向转炉兑铁水炼钢。

⑶处理后铁水情况：

铁水S 0.012%，铁水温度1235℃。

实施例2：

⑴处理前铁水情况：

120吨铁水罐，内装铁水120吨，脱硫预处理前铁水成分：Si 0.32%、P0.116%、S 0.057%，铁水温度1310℃，铁水带渣量1.0%。

脱硫预处理目标S≤0.001%。

⑵脱硫处理过程：

①铁水罐进入脱硫工位后，逐步下降搅拌头；（取消铁水脱硫扒前渣工序）

②搅拌头距离铁水液面3cm时，开启载气（氮气），载气流量35Nm³/h，载气压力为1.0MPa；

③载气开启后，将料仓中的脱硫粉剂CaC₂带入输送管路，通过中空的搅拌头端部喷出，脱硫粉剂输送量为0.25t/min，脱硫粉剂喷吹时间4min，粉剂喷吹结束后继续吹氮气；

④搅拌头开启搅拌并继续下降到工作位置（铁水液面以下1500mm），搅拌头转速逐步增大，当达到100转时，转速恒定。此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行深脱硫，历时6min。

⑤搅拌完毕后，升起搅拌头，取样测温。

⑥扒后渣，吊铁水包，向转炉兑铁水炼钢。

⑶处理后铁水情况：

铁水S 0.001%，铁水温度1270℃

对比例2：现行KR脱硫，常规搅拌装置和搅拌头（非中空）

⑴处理前铁水情况：同实施例2。

⑵脱硫处理过程：

①铁水罐进入扒渣处理工位后，倾倒一定角度，扒完前渣；

②扒完前渣后，铁水罐归正，将铁水罐移动至脱硫处理工位；

③向铁水液面加入小颗粒脱硫剂CaC₂（颗粒度要求0.4~1.0mm占80%以上，以提高脱硫剂的脱硫效率）1.5吨。

④逐步下降搅拌头开启搅拌并下降到工作位置（铁水液面以下1500mm），搅拌头转速逐步增大，当达到110转时，转速恒定。此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行脱硫，历时15min。

⑤强搅拌15分钟后经分析铁水S 0.005%，铁水温度1240℃。

⑥再次向铁水液面加入小颗粒脱硫剂0.5吨，继续搅拌3min。

⑦经过分析铁水S 0.003%，铁水温度1227℃。未达到预处理目标要求，但处理周期过长且温降过大，结束处理。

⑧搅拌完毕后，升起搅拌头，取样测温。

⑨扒后渣，吊铁水包，向转炉兑铁水炼钢。

⑶处理后铁水情况：

铁水S 0.003%，铁水温度1227℃。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种KR喷粉搅拌脱硫装置，包括搅拌头（1）和控制搅拌头（1）动作的驱动装置（2），所述的驱动装置（2）包括一个联接搅拌头（1）的连杆（21）、驱动连杆（21）上下移动的升降装置（22）和驱动连杆（21）旋转的搅拌马达（23），其特征是：还具有加料***（3）和高压气源（4），所述的搅拌头（1）上开有通高压惰性气体和脱硫剂的通孔（11），所述的通孔（11）进口与加料***（3）的脱硫剂出口和高压气源（4）出口连通。

2.如权利要求1所述的KR喷粉搅拌脱硫装置，其特征是：所述的连杆（21）为中空管，中空管的下端与搅拌头（1）可拆卸联接、且中空管的管口与搅拌头（1）的通孔（11）密封对接，中空管的上部设有脱硫剂进口（211）和高压气进口（212），所述的脱硫剂进口（211）与加料***（3）的脱硫剂出口通过管路连通，中空管的高压气进口（212）与高压气源出口通过管路连通。

3.如权利要求1或2所述的KR喷粉搅拌脱硫装置，其特征是：所述的搅拌头（1）为十字形搅拌头，所述的通孔（11）开设于搅拌头（1）的中心轴位置。

4.如权利要求1所述的KR喷粉搅拌脱硫装置，其特征是：所述的加料***（3）包括存放脱硫剂的贮藏料斗（31）和计量投料料斗（32），所述的贮藏料斗（31）位于计量投料料斗（32）上方。

5.使用如权利要求1至4任一项所述的KR喷粉搅拌脱硫装置对铁水脱硫的方法，包括以下步骤：

①开启升降装置（22），搅拌头（1）移动至距离铁水液面上方2～10cm时，开启高压气源（4）喷入惰性气体，使载气喷吹脱硫剂，载气流量10~50Nm³/h，载气压力为0.3~1.2MPa；

②载气开启后，开启加料***（3），将料仓中的脱硫剂带入输送管路，脱硫剂在高压气源（4）通入的惰性气体作用下通过中空的搅拌头（1）端部喷出，脱硫剂输送量为0.05~0.5t/min；

③开启搅拌马达（23）驱动搅拌头（1）搅拌并继续下降到工作位置，搅拌头（1）转速逐步增大，当达到80~120转时，转速恒定，此时脱硫反应速率达到最大，铁水进行深脱硫，历时2~6min后完成脱硫处理。

Images