CN103114175A - 镁基复合喷吹铁水深脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，包括以下步骤：铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除；再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性；此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，并完成中间渣扒除；再在喷吹脱硫工位，采用石灰或碳化钙的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性；单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，并完成后渣扒除；后渣扒除后，测温取样，铁水出站，即可满足低硫钢种的铁水原料要求。本发明采取不同性质脱硫渣分别改性扒除的手段，具有操作简单、实施方便、脱硫渣改性充分的优点。

Description

镁基复合喷吹铁水深脱硫方法

技术领域

本发明涉及铁水喷吹脱硫方法，具体地指一种镁基复合喷吹铁水深脱硫方法。

背景技术

随着市场对低硫钢种、超低硫钢种需求的迅猛增长，作为一项重要技术引入生产中的铁水脱硫得到了广泛的关注，先后有大量的冶金工作者进行了广泛的研究，发明了形式多样的铁水脱硫方法，并在实际生产中推广应用。

金属镁和硫的亲合力极高，铁水脱硫反应主要是在铁水中的均相反应。对铁水来说，金属镁是最强的脱硫剂之一，故用量少，生产的渣量也少，扒渣的铁损少，且脱硫渣没有环境污染问题。基于金属镁优良的脱硫特性，早在上世纪70年代中期，一些技术先进国家的钢铁企业先后应用了镁基复合喷吹铁水脱硫工艺。镁基复合喷吹方法，是将分别存储在两个粉料储存罐的金属镁和碳化钙或氧化钙（石灰）用载气送到喷枪进行复合喷吹脱硫。但由于脱硫渣量大、粘稠、带铁量高，导致渣耙粘渣严重、扒渣铁损高、扒渣时间长等不足，一度成为制约镁基复合喷吹铁水脱硫技术推广应用的关键因素。根据国内外资料报道，对于铁水深脱硫，镁基复合喷吹铁水脱硫的扒渣铁损曾高达20Kg/t_铁，甚至更高。

为此，各国首先开展了降低扒渣铁损的系列研究。文献“BieniosekT．H．等，降低铁水脱硫渣渣中带铁损失的方法，国外钢铁钒钛，1990（1）”介绍了一些技术先进国家镁基复合喷吹脱硫技术研究与应用状况。其中，日本川崎将扒除的脱硫渣进入熔炼炉熔化回收金属铁，但因工序成本高而未推广。而欧美国家则是采用在脱硫剂中掺混助熔剂进行喷吹的方式，实现对脱硫渣的稀渣改性，使渣中夹带铁珠返回铁水熔池，达到降低渣中铁夹带量与渣耙粘渣，并确定了以硼砂和石灰混合物为助熔剂的稀渣改性方案，取得了降低扒渣铁损的应用效果，平均扒渣铁损降低至5Kg/t_铁，其中，普通脱硫的扒渣铁损为1.5～3.5Kg/t_铁，深脱硫（硫含量0.010%）为5～8Kg/t_铁，超深脱硫（硫含量0.005%以下）为10～13Kg/t_铁。

自上世纪90年代末宝钢率先从美国ESM公司引进镁基复合喷吹脱硫技术后，镁基复合喷吹脱硫技术在我国迅速得到推广应用，但脱硫渣粘稠、扒渣困难、扒渣铁损高等问题影响了企业的整体生产经营效益。

为此，国内一些钢铁企业也开展了脱硫渣的稀渣改性技术研究，采用在脱硫喷吹前或喷吹过程中投加稀渣剂的加入方式，通过喷吹过程的搅拌作用，实现与脱硫渣的混合与改性，并在实际生产中取得了降低扒渣铁损、缩短扒渣时间的应用效果。如文献“李艳萍，铁水预处理稀渣剂的生产应用效果探讨，本溪冶金高等专科学校学报，2003，No3”报道了本钢l60吨铁水罐镁基复合喷吹脱硫渣的稀渣改性剂研制与应用状况，通过稀渣剂的研制与应用，使扒渣量减少0.36吨/炉，每罐铁损减少0.24％。此外，文献“张婕等，铁水脱硫用聚渣剂的研制，山东冶金，2005，No2”，报道了莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂镁基复合喷吹脱硫渣的稀渣改性剂研制与应用状况，研制的聚渣剂降低了脱硫渣熔点、改善了脱硫渣流动性，扒渣板动作次数由平均27～35次缩短到15～20次，节约了扒渣时间，扒渣铁损由平均6.18kg /t_铁降至1kg /t_铁以下。

由此可见，国内外通过不同的脱硫渣稀渣改性技术的应用，有效地解决了镁基复合喷吹铁水脱硫渣粘稠引起的扒渣铁损高的问题，同时，通过脱硫渣扒净率的提高，也降低了脱硫渣带入引起的炼钢回硫，为低硫钢的生产提供了良好的铁水原料，但对于超低硫钢的生产，如高牌号无取向硅钢，出钢硫含量要求不大于0.004%，该脱硫工艺条件下的炼钢回硫波动大的不足影响了生产的稳定性，制约了企业生产经营效益的发挥。

通过对我国铁水镁基复合喷吹脱硫过程的跟踪与脱硫渣组成结构的分析，发现镁基复合喷吹铁水脱硫渣是由形态不同脱硫渣组成的多层结构，由表及里可分为固态渣层、半熔融态渣层与铁水面上的液态渣层，其中，固态渣层与半熔融态渣层厚度达总厚度的90%以上，并伴随有大量铁珠夹带，是引起扒渣铁损高的主要原因。目前，国内外普遍采用稀渣改性技术就是针对固态渣层和半熔融态渣层这两层脱硫渣而研究的。

虽然稀渣改性剂的应用，降低固态与半熔融态脱硫渣熔点与粘度，便于夹带铁水返回铁水熔池与粘稠渣的扒除，但对于液态渣层，助熔稀渣改性剂的加入进一步改善了液态渣的流动性，并使部分粘稠渣转化为液态渣，从而使液态渣量有所增加。由于液态脱硫渣流动性好、渣层薄，因而扒除十分困难，实际生产中往往不进行液态渣的扒渣。尽管液态渣量少、渣层薄，残留液态渣引起的转炉炼钢回硫对普通钢种影响较小，但因硫含量极高，对低硫钢种和超低硫钢种影响较大，甚至影响到低硫钢种和超低硫钢种的生产组织与产品的最终质量，制约了企业高附加值低硫钢种和超低硫钢种生产经营效益。

为此，在低硫钢种和超低硫钢种的实际生产过程中，均采用延长扒渣时间、强化扒渣操作的方式，尽量扒除液态渣，以降低液态渣残留量及其对转炉炼钢回硫的影响。但因操作的稳定性、扒渣时间的延长、扒渣板动作次数的增加，导致扒渣铁损急剧上升、生产效率降低、转炉出钢硫含量波动范围大，限制了低硫钢种和超低硫钢种的大规模、低成本的稳定生产以及企业的生产经营效益。

针对液态渣扒除困难的问题，中国专利“铁水脱硫渣喷吹改性工艺，专利申请号：201110080036.1” 提供了一种铁水金属颗粒镁纯喷或金属镁与石灰联合喷吹脱硫渣的喷吹改性工艺，其特征在于通过***到铁水罐内铁水中的喷枪，采用高压氮气将聚渣剂喷入铁水深处，通过上浮到铁水液面的聚渣剂与脱硫渣的反应，实现脱硫渣的充分改性。虽然该专利技术有效地改善了脱硫渣改性反应动力学条件，但由于镁基复合喷吹脱硫渣特殊的多层结构以及不同渣层理化性能的显著差异，采用一种改性剂不能实现脱硫渣便于扒除的整体改性，从而，影响了该专利技术的实际应用效果。由于镁基复合喷吹脱硫特有的脱硫渣层结构特征，因而在一些技术先进的国家不推荐采用该工艺进行低硫钢种和超低硫钢种的生产，影响了镁基复合喷吹脱硫技术的进一步发展和推广应用。

由此可见，对于低硫钢种与超低硫钢种的大规模、低成本稳定生产，目前国内外普遍采用的铁水镁基复合喷吹脱硫工艺方法还存在明显不足，还需进一步完善与改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述镁基复合喷吹脱硫的不足，提供一种镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，通过对脱硫渣的两次不同性质的改性处理与中间扒渣，实现脱硫渣的分布改性与扒除，达到提高脱硫渣扒净度、节省扒渣时间、降低扒渣铁损与转炉出钢回硫量的目的，满足低硫钢种与超低硫钢种的大规模、低成本稳定生产需求。

为实现上述目的，本发明镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，包括以下步骤：

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的1/2～2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量≥2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用石灰或碳化钙的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为2～5min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的铁水原料要求。

本发明中，所述镁基复合喷吹时间比按照镁基复合喷吹工艺控制模型和初始硫含量与目标硫含量计算所得时间短1～2min，或者喷吹到铁水中实际硫含量比目标硫含量高0%～0.002%的时刻。

本发明中，所述铁水第一次静止时间为2～6min。所述铁水第二次静止时间为2～5min。

本发明基于镁基复合喷吹铁水脱硫后的脱硫渣多层结构特征，针对常规镁基复合喷吹铁水脱硫中稀渣改性剂投加对铁水液面上液态渣的不利影响以及液态渣残留引起的转炉出钢回硫问题进行改性。

本发明通过在镁基复合喷吹脱硫过程中投加稀渣改性剂及其对固态渣层、半熔融态渣层的稀渣改性，降低了固态与半熔融态脱硫渣的熔点、粘度及其夹带铁量，防止扒渣板的粘渣，实现了中间渣的便利扒除，避免了固态或半熔融态脱硫渣对后期液态渣凝渣改性的不利影响，提高凝渣改性反应效率，降低凝渣改性后脱硫渣铁粒夹带量与扒渣铁损。

在中间渣扒除后，通过石灰或碳化钙的单独喷吹，铁水液面上残留液态渣的碱度与渣中固体含量不断提高，液态渣熔点与粘度不断上升，实现残留液态渣的凝渣改性与扒除，提高液态渣扒净率，缩短液态渣扒渣时间，降低扒渣铁损与液态渣残留量。同时，在单独喷吹石灰或碳化钙的过程中实现铁水的深度脱硫，强化了铁水中溶解镁的脱硫反应，提高铁水的脱硫效率。

本发明通过镁基复合喷吹时间与铁水一次静止时间的缩短以及单独喷吹石灰或碳化钙和铁水二次静止时间的合理设置，避免脱硫周期的延长，提高铁水脱硫生产节奏。而且通过铁水一次静止与二次静止，保证了铁水中脱硫产物的上浮。由此可见，本发明的实施，实现了铁水镁基复合喷吹脱硫渣的整体改性与扒除，避免了常规铁水镁基复合喷吹脱硫工艺中液态渣的残留及其引起的转炉出钢回硫，达到降低铁水带渣量与转炉出钢回硫量、提高脱硫渣扒净率、缩短扒渣时间、降低扒渣铁损等目的，为低硫钢种与超低硫钢种的大规模、低成本稳定生产提供了良好的铁水条件。

在目前实际生产应用的镁基复合喷吹***设备中，金属镁与石灰或碳化钙均有独立的储料罐与喷吹罐，通过改变“可调喉口阀”的角度，可以对金属镁和石灰或碳化钙的喷吹下料速度进行在线调节，使最终喷入铁水的金属镁与石灰或碳化钙的重量比例达到设定值，当不设定金属镁的重量比例时，就可以实现单吹石灰或碳化钙。因而，本发明在现有的镁基复合喷吹设备条件下可方便实施。

本发明采取不同性质脱硫渣分别改性扒除的手段。本发明具有操作简单、实施方便、脱硫渣改性充分的优点。

附图说明

图1为常规的镁基复合喷吹铁水脱硫方法的工艺流程图。

图2为本发明的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1所示常规的镁基复合喷吹铁水脱硫方法，铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除；再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合的（金属镁与石灰或碳化钙）喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性，喷吹时间为按照镁基复合喷吹工艺控制模型和初始硫含量与目标硫含量计算所得时间，根据实际生产数据统计，深脱硫喷吹时间为10min，超深脱硫的喷吹时间为15min；此后，转到扒渣工位进行铁水静止，根据生产节奏的不同，静止时间一般为5~12min，并完成后渣扒除；后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成铁水脱硫。

改进后，镁基复合喷吹时间比按照镁基复合喷吹工艺控制模型和初始硫含量与目标硫含量计算所得时间短1～2min，或者喷吹到铁水中实际硫含量比目标硫含量高0%～0.002%的时刻。其中，铁水中目标硫含量的一般要求：深脱硫中硫含量0.010%以下，超深脱硫中硫含量0.005%以下，对于超低硫钢种要求铁水脱硫后硫含量0.002%以下。

实施例1

本发明的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，工艺流程如图2所示。

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的1/2，

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合的（金属镁与石灰）喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性，根据实际生产选择喷吹时间，深脱硫喷吹时间为8~9min，超深脱硫的喷吹时间约为13~14min；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，静止时间为4min，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用石灰的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为2min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，静止时间为3min，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的大规模、低成本稳定生产的铁水原料要求。

实施例2

本发明的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，工艺流程如图2所示。

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的2/3，

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合的（金属镁与石灰）喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性，根据实际生产选择喷吹时间，喷吹直至硫含量比目标硫含量高0%～0.002%；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，静止时间为6min，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用石灰的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为5min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，静止时间为4min，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的大规模、低成本稳定生产的铁水原料要求。

实施例3

本发明的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，工艺流程如图2所示。

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的2/3，

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合的（金属镁与碳化钙）喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性，根据实际生产选择喷吹时间，喷吹直至硫含量比目标硫含量高0%～0.002%；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，静止时间为6min，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用碳化钙的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为5min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，静止时间为5min，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的大规模、低成本稳定生产的铁水原料要求。

实施例4

本发明的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，工艺流程如图2所示。

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的1/2，

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合的（金属镁与碳化钙）喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性，根据实际生产选择喷吹时间，深脱硫喷吹时间为8~9min，超深脱硫的喷吹时间约为13~14min；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，静止时间为2min，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用碳化钙的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为4min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，静止时间为2min，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的大规模、低成本稳定生产的铁水原料要求。

Claims (5)

1.一种镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，其特征在于，它包括以下步骤：

铁水进站与测温取样后，在扒渣工位将前渣扒除，前渣扒除的重量为铁水罐中渣重量的1/2～2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用镁基复合喷吹对铁水脱硫，在喷吹过程中投加稀渣改性剂并对固态与半熔融态脱硫渣的稀渣改性；

此后，转到扒渣工位进行铁水第一次静止，并完成中间渣扒除，扒除渣重量为铁水罐中渣重量≥2/3；

再在喷吹脱硫工位，采用石灰或碳化钙的单独喷吹，进行铁水的深度脱硫和残留液态渣的凝渣改性，喷吹时间为2～5min；

单独喷吹后，铁水罐转到扒渣工位进行铁水第二次静止，并完成后渣扒除，扒渣后铁水裸露面积比例≥4/5；

后渣扒除后，测温取样，铁水出站，完成一罐次铁水的镁基复合喷吹深脱硫，即可满足低硫钢种的铁水原料要求。

2.根据权利要求1所述的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，其特征在于：所述镁基复合喷吹时间比按照镁基复合喷吹工艺控制模型和初始硫含量与目标硫含量计算所得时间短1～2min，或者喷吹到铁水中实际硫含量比目标硫含量高0%～0.002%的时刻。

3.根据权利要求1或2所述的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，其特征在于：所述铁水第一次静止时间为2～6min。

4.根据权利要求1或2所述的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，其特征在于：所述铁水第二次静止时间为2～5min。

5.根据权利要求3所述的镁基复合喷吹铁水深脱硫方法，其特征在于：所述铁水第二次静止时间为2～5min。

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