CN105256102A - 一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法，称量斗下端粉气输送管软连接喷粉枪，喷粉枪外套固定套管下端通过轴承套连接空心传动轴，镶嵌轴承套的从动齿轮与连接电机的主动齿轮啮合，传动轴下端喷粉管埋在带有喷粉通道的搅拌桨内，搅拌桨***在铁水包盖内。将铁水包盖降至铁水包沿上方，搅拌桨进入包盖启动喷吹***，搅拌桨在铁水内喷吹10～20s后，启动搅拌***，进行脱硫；喷吹搅拌8～20min，若铁水硫含量达标，则进行扒渣操作；反之继续脱硫至满足兑炉要求。脱硫后电机停转，提升喷吹***，当搅拌桨下端升至与铁水包包沿持平时停止喷吹。本发明较喷吹法脱硫率提高，脱硫剂吨耗降低；较KR搅拌法减少铁水温降，并提高搅拌头使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于炼钢前铁水预处理脱硫领域，特别是涉及一种喷吹、搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法。
背景技术
铁水预处理脱硫工艺相对炼钢脱硫或精炼脱硫而言，更为简单，是降低炼铁和炼钢工序脱硫负担、简化操作和提高炼铁、炼钢技术经济指标的有效途径之一。西欧及日本等国家从70年代后期，就将铁水预处理技术用于生产，到八十年代在发达国家获得广泛应用。1995年从日本、美国等国家对钢中硫含量的规定可以看出，普通钢的硫含量都在0.015％以下，结构钢在0.011％以下，含硫量不大于0.005％的比例也接近了30％，不难看出日本等钢铁强国铁水预处理应用程度非常广泛。我国宝钢、武钢、太钢等钢厂在七十年代后期就引进了铁水预处理技术，八十年代后期全国各大钢铁厂陆续将铁水预处理技术用于生产，先后有昆钢、济钢等建成了铁水预处理工程。
目前，被广泛应用的铁水预处理脱硫技术可以分为搅拌法和喷吹法两种工艺。从动力学角度来看，喷吹法与机械搅拌法相比，动力学条件较差，易回硫，脱硫剂利用率低，以喷吹钝化镁粉为例，世界最高纪录也没有超过50％，而国内最好在40％左右。镁粉利用率低与其形成的镁蒸汽泡在铁水内上浮时间密切相关。而上浮时间与气泡上浮路径有关，对于喷吹法来说，气泡上浮路径就是喷枪出口到铁水包表面，可以认为上浮路径就是一条线。稳定性差，且脱硫剂的运输和储存的安全性及操作成本等方面都低于机械搅拌法。从铁水温降角度上来看，搅拌法的快速搅拌会造成铁水温降加大，对铁水的温度要求较高。另外，搅拌头的使用寿命也是个需要考虑的问题，近些年随着耐材的发展，搅拌头的寿命问题已经能够得到解决。目前，国外大型钢铁企业的铁水预处理主要采用的是机械搅拌法，国内大、中型企业普遍采用的是喷吹法。总的来看，铁水预处理脱硫工艺的发展主要围绕着两个方面进行：一方面是努力降低脱硫成本，从降低脱硫剂单耗、采用廉价复合脱硫剂、减少铁损、提高脱硫工艺和自动化水平等入手；另一方面是保证深脱硫的目标脱硫水平，采用动力学条件好的脱硫工艺，防止回硫的发生。
发明内容
本发明针对现有铁水脱硫方法中存在的不足，提供一种喷吹、搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法，其目的是在减少铁水温降和脱硫剂消耗的基础上，实现脱硫效率的高效化，并降低铁水脱硫成本。
为此，本发明所采取的技术解决方案是：
一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，包括上料***、升降***和铁水盛送***，其特征在于，增设喷吹***、搅拌***及铁水包盖；喷吹***包括喷粉枪、固定套管、粉气输送管及软连接管；搅拌***包括电机、主动齿轮、从动齿轮、轴承套、传动轴、法兰及喷粉搅拌器；上料***的称量斗上部设有氮气助吹管，下端出料口连接在粉气输送管上，粉气输送管一端与氮气管道连接，另一端通过软连接管连接喷粉枪尾端，喷粉枪外面套有固定套管，固定套管固定在升降小车上，固定套管下端设有空心传动轴，传动轴与固定套管之间通过轴承套相连接，喷粉枪下端从轴承套中心穿过并伸入在传动轴上部，轴承套镶嵌在从动齿轮内，从动齿轮与连接电机的主动齿轮啮合，电机固定在升降小车上，传动轴下端通过法兰连接喷粉搅拌器上端，喷粉搅拌器下部***在铁水包盖中心孔内，铁水包盖上设有除尘管道。
所述喷粉搅拌器由喷粉管、保护套及搅拌桨组成，搅拌桨整体呈四棱截锥体，搅拌桨中心设有喷粉通道，喷粉通道与下部埋设在耐火材料搅拌桨内的喷粉管相通连，喷粉通道下端设有2个倒“V”形分布的喷出孔，在喷粉管外面包裹有一段耐火材料保护套，喷粉管上端带有法兰。
所述喷粉枪与轴承套之间设有密封圈。
所述传动轴法兰与喷粉管法兰之间设有耐火泥密封垫。
所述氮气助吹管压力P1为0.2～0.6MPa，粉气输送管压力P2为0.3～0.8MPa，且保证P2≥P1。
一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫方法，其具体方法和步骤为：
1、启动喷吹***及搅拌旋转电机，将喷吹压力设为最大值0.8MPa，搅拌桨旋转速度设为100r/min，查看法兰连接处是否漏气，若漏气则需更换密封垫确保法兰连接处不漏气。
2、待铁水包进入到喷吹位后，降下铁水包盖，为了减少脱硫过程中铁水包振动对铁水包盖内部耐火材料的损坏，铁水包盖内壁与铁水包包沿之间留有50～80mm的缝隙。
3、将喷吹***从准备位转换到喷吹位后，喷粉枪以10～15m/min的速度下降，当喷粉搅拌器前部进入铁水包盖后，喷吹***启动，当喷粉搅拌器下端搅拌桨进入到铁水内部并喷吹10～20s后，自动启动搅拌***；脱硫过程，根据铁水的初始硫含量、目标硫含量以及铁水温度设定喷吹参数和搅拌参数。
4、待喷吹搅拌处理8～20min后，进行测温取样，若铁水的硫含量已经达到目标硫的要求，则可进行扒渣操作；若铁水的硫含量大于目标硫含量，则要进行二次脱硫操作直到满足兑炉要求。
5、铁水的硫含量满足兑炉要求后，停止电机转动，之后开始提升喷吹***，当搅拌桨下端升至与铁水包包沿持平时喷吹停止；待喷吹***回到准备位后，再将铁水包盖升起。
6、启动铁水包台车上的液压倾翻装置，将铁水包倾翻10～35°后进行扒渣操作，扒渣结束后将铁水包复位，即完成铁水预处理脱硫操作。
所述脱硫过程，根据铁水的初始硫含量、目标硫含量及铁水温度设定的喷吹参数和搅拌参数为：
本发明的有益效果为：
本发明根据喷吹脱硫和搅拌脱硫两种方法的缺陷，提出了搅拌、喷吹复合铁水脱硫装置及方法，即在原有搅拌脱硫技术的基础上，附加喷吹技术，使补喷吹法和搅拌法的不足得到弥补，其优点得到发挥。本发明装置结构简单，设计合理，操作方便，通过本装置和方法可获得如下有益效果：
1)较喷吹法脱硫率提高；
2)较KR搅拌法减少铁水温降；
3)较喷吹法降低铁水脱硫剂吨耗；
4)较KR搅拌法提高搅拌头使用寿命。
附图说明
图1是喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置结构示意图；
图2是吹搅拌器结构剖面图；
图3是搅拌桨立体图。
图中：料仓1、氮气助吹管2、称量斗3、回转阀4、粉气输送管5、从动齿轮6、除尘管道7、铁水包盖8、液压倾翻装置9、软连接管10、喷粉枪尾11、喷粉枪12、固定套管13、升降小车14、电机15、轴承套16、主动齿轮17、传动轴18、传动轴法兰19、保护套20、搅拌桨21、铁水包22、铁水包台车23、喷粉管法兰24、喷粉管25、加强筋26、喷出孔27、喷粉通道28、搅拌棱29。
具体实施方式
由图1可见，本发明喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置是在原有上料***、升降***和铁水盛送***的基础上，又增设了喷吹***、搅拌***及铁水包盖8。上料***包括料仓1和称量斗3。升降***包括升降小车14和轨道。铁水盛送***包括液压倾翻装置9、铁水包22和铁水包台车23。
喷吹***包括粉气输送管5、软连接管10、喷粉枪12、固定套管13以及搅拌***和喷粉搅拌器一部分的传动轴18与喷粉管25。搅拌***包括从动齿轮6、电机15、轴承套16、主动齿轮17、传动轴18、传动轴法兰19及喷粉搅拌器。
上料***称量斗3的上部设有氮气助吹管2，下端出料口通过回转阀4连接在粉气输送管5中间，氮气助吹管2的压力P1为0.2～0.6MPa，粉气输送管5的压力P2为0.3～0.8MPa，且需保证P2≥P1。粉气输送管5的一端与氮气管道连接，另一端连接一段软连接管10，可以方便喷粉枪12的升降操作，软连接管10的另一端密封连接在喷粉枪尾11上，喷粉枪12的外面套有固定套管13，固定套管13固定在升降小车14上；固定套管13下端设有传动轴18，传动轴18为一段空心管，传动轴18与固定套管13之间通过轴承套16相连接；喷粉枪12的下端从轴承套16的中心穿过后伸入在空心传动轴18的上部，且在喷粉枪12与轴承套16之间设有密封圈。轴承套16镶嵌在从动齿轮6的轴孔内，从动齿轮6与主动齿轮17啮合，主动齿轮17连接电机15，电机15固定在升降小车14上；传动轴18下端通过传动轴法兰19连接在喷粉搅拌器喷粉管25上端的喷粉管法兰24上，传动轴法兰19与喷粉管法兰24之间设有耐火泥密封垫。喷粉搅拌器下部***在铁水包盖8的中心孔内，铁水包盖8上安装有除尘管道7。
图2显示，喷粉搅拌器系由喷粉管25、保护套20及搅拌桨21所组成，搅拌桨21系由4个十字布置的梯形方棱构成的四棱截锥体，搅拌桨21中心设有喷粉通道28，喷粉通道28与下部埋设在耐火材料搅拌桨21内的喷粉管25相通连，喷粉通道28的下端设有2个倒“V”形分布的喷出孔27，在喷粉管25外面包裹有一段耐火材料保护套20，喷粉管25上端带有喷粉管法兰24。为了加强搅拌桨21与喷粉管25的连接强度，在喷粉管25的***焊有6根加强筋26，并与搅拌桨21的耐火材料浇注成一整体。
以鞍钢某厂为例，铁水脱硫采用的是复合喷粉工艺，脱硫剂为石灰粉和钝化金属镁粉，按4:1的比例进行喷吹，每罐铁水平均处理量为245吨，喷粉枪12低端距包底的距离为300mm，为了防止喷溅溢铁水，铁水液面距铁水包22包沿的距离控制在300～400mm，载气压力1.2MPa，喷吹速度石灰45kg/min，镁粉15kg/min，脱硫剂消耗量石灰352kg，镁粉88kg，其镁粉的利用率在46.9％，处理前铁水的平均温度在1350℃，处理后铁水的温度平均在1320℃，温降为30℃，平均处理周期38min。喷吹孔27距铁水包22包底的距离为240mm，铁水液面距包沿的距离控制在400mm，喷吹孔27喷粉载气为氮气压力设定在0.8～1.0MPa，脱硫剂采用单一的石灰或石灰与镁粉复合粉剂，喷吹速度氧化钙40～50kg/min，镁粉10～15kg/min。搅拌头的旋转速度为80～100r/min，为了防止喷溅和减少铁水温降，配有保温包盖8。每罐可平均处理铁水量为250吨，视铁水温度情况进行不同模式的处理。
本发明喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫方法的具体过程和步骤为：
1、启动喷吹***及搅拌旋转电机15，将喷吹压力设为最大值0.8MPa，搅拌桨21旋转速度为100r/min，查看法兰连接处是否漏气，若漏气则需更换密封垫确保法兰连接处不漏气。
2、待铁水包22进入到喷吹位后，降下铁水包盖8，为了减少脱硫过程中铁水包22振动对铁水包盖8内部耐火材料的损坏，铁水包盖8内壁与铁水包22包沿之间留有50～80mm的缝隙。
3、以10～15m/min的下降速度将喷吹***从准备位转换到喷吹位，当喷粉搅拌器前部进入铁水包盖8后，喷吹***启动，当喷粉搅拌器下端搅拌桨21进入到铁水内部并喷吹10～20s后，自动启动搅拌***；脱硫过程，根据铁水的初始硫含量、目标硫含量及铁水温度来设定喷吹参数和搅拌参数。
当铁水处理前温度高于1350℃：脱硫剂采用喷吹单一的石灰粉剂，喷吹速度50kg/min，喷吹压力设定在1.0MPa，搅拌头的旋转速度为100r/min。
当铁水处理前温度高于1300℃低于1350℃：脱硫剂采用喷吹单一的石灰粉剂或石灰与镁粉复合粉剂，喷吹速度石灰45kg/min，镁粉10kg/min，喷吹压力设定在0.8MPa，搅拌头的旋转速度为90r/min。
当铁水处理前温度低于1300℃：脱硫剂采用喷吹石灰与镁粉复合粉剂，喷吹速度石灰40kg/min，镁粉15kg/min，喷吹压力设定在0.9MPa，搅拌头的旋转速度为80r/min。
4、待喷吹搅拌处理8～20min后，进行测温取样，若铁水的硫含量已经达到目标硫的要求，则可进行扒渣操作；若铁水的硫含量大于目标硫含量，则要进行二次脱硫操作直到满足兑炉要求。
5、铁水的硫含量满足兑炉要求后，停止电机15转动，之后开始提升喷吹***，当搅拌桨21下端升至与铁水包22包沿持平时喷吹停止；待喷吹***回到准备位后，再将铁水包盖8升起。
6、启动铁水包台车23上的液压倾翻装置9，将铁水包22倾翻10～35°后进行扒渣操作，扒渣结束后将铁水包22复位，即完成铁水预处理脱硫操作。
实施本发明，能够提高脱硫剂的利用效率，在氧化钙与镁粉复合喷吹情况下，镁粉的利用率可提高到50％，铁水温降维持在现有喷吹水平或更低，平均处理周期缩短至35min，实现低成本高效化脱硫的目的。
Claims (7)
1.一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，包括上料***、升降***和铁水盛送***，其特征在于，增设喷吹***、搅拌***及铁水包盖；喷吹***包括喷粉枪、固定套管、粉气输送管及软连接管；搅拌***包括电机、主动齿轮、从动齿轮、轴承套、传动轴、法兰及喷粉搅拌器；上料***的称量斗上部设有氮气助吹管，下端出料口连接在粉气输送管上，粉气输送管一端与氮气管道连接，另一端通过软连接管连接喷粉枪尾端，喷粉枪外面套有固定套管，固定套管固定在升降小车上，固定套管下端设有空心传动轴，传动轴与固定套管之间通过轴承套相连接，喷粉枪下端从轴承套中心穿过并伸入在传动轴上部，轴承套镶嵌在从动齿轮内，从动齿轮与连接电机的主动齿轮啮合，电机固定在升降小车上，传动轴下端通过法兰连接喷粉搅拌器上端，喷粉搅拌器下部***在铁水包盖中心孔内，铁水包盖上设有除尘管道。
2.根据权利要求1所述的喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，其特征在于，所述喷粉搅拌器由喷粉管、保护套及搅拌桨组成，搅拌桨整体呈四棱截锥体，搅拌桨中心设有喷粉通道，喷粉通道与下部埋设在耐火材料搅拌桨内的喷粉管相通连，喷粉通道下端设有2个倒“V”形分布的喷出孔，在喷粉管外面包裹有一段耐火材料保护套，喷粉管上端带有法兰。
3.根据权利要求1所述的喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，其特征在于，所述喷粉枪与轴承套之间设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，其特征在于，所述传动轴法兰与喷粉管法兰之间设有耐火泥密封垫。
5.根据权利要求1所述的喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置，其特征在于，所述氮气助吹管压力P1为0.2～0.6MPa，粉气输送管压力P2为0.3～0.8MPa，且保证P2≥P1。
6.一种如权利要求1所述喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置的方法，其特征在于，具体方法和步骤为：
(1)启动喷吹***及搅拌旋转电机，将喷吹压力设为最大值0.8MPa，搅拌桨旋转速度设为100r/min，查看法兰连接处是否漏气，若漏气则需更换密封垫确保法兰连接处不漏气；
(2)待铁水包进入到喷吹位后，降下铁水包盖，为了减少脱硫过程中铁水包振动对铁水包盖内部耐火材料的损坏，铁水包盖内壁与铁水包包沿之间留有50～80mm的缝隙；
(3)将喷吹***从准备位转换到喷吹位后，喷粉枪以10～15m/min的速度下降，当喷粉搅拌器前部进入铁水包盖后，喷吹***启动，当喷粉搅拌器下端搅拌桨进入到铁水内部并喷吹10～20s后，自动启动搅拌***；脱硫过程，根据铁水的初始硫含量、目标硫含量以及铁水温度设定喷吹参数和搅拌参数；
(4)待喷吹搅拌处理8～20min后，进行测温取样，若铁水的硫含量已经达到目标硫的要求，则可进行扒渣操作；若铁水的硫含量大于目标硫含量，则要进行二次脱硫操作直到满足兑炉要求；
(5)铁水的硫含量满足兑炉要求后，停止电机转动，之后开始提升喷吹***，当搅拌桨下端升至与铁水包包沿持平时喷吹停止；待喷吹***回到准备位后，再将铁水包盖升起；
(6)启动铁水包台车上的液压倾翻装置，将铁水包倾翻10～35°后进行扒渣操作，扒渣结束后将铁水包复位，即完成铁水预处理脱硫操作。
7.根据权利要求6所述的喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置的方法，其特征在于，所述脱硫过程，根据铁水的初始硫含量、目标硫含量及铁水温度设定的喷吹参数和搅拌参数为：
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