CN113337675A

CN113337675A - 一种铁水脱硫的装置与方法

Info

Publication number: CN113337675A
Application number: CN202110623200.2A
Authority: CN
Inventors: 李胜利; 曾红波; 李旭; 艾新港; 窦莹莹
Original assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2041-06-04
Also published as: CN113337675B

Abstract

本发明涉及铁水脱硫技术领域，具体涉及一种铁水脱硫的装置与方法，其特征在于，在机械搅拌法中，带入脱硫剂的载气使用高温镁蒸气，脱硫剂与载气的粉气比为2‑10kg/L。装置中包括机架、升降平台、升降机构、旋转驱动装置和搅拌喷枪，升降机构为四根滚珠丝杠，螺母与升降平台相连接，四个升降电机由PLC控制***同步控制。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）脱硫剂载气使用高温镁蒸气，避免了温度下降的弊端，有利于增加铁水中硫去除率。2）采用滚珠丝杠升降结构，简化了升降结构，缩小了整个装置的空间占比；3）多组电磁吸盘进行加固，操作简单可靠；4）复合结构桨叶，延长脱硫剂的运动轨迹与悬浮时间，降低了脱硫剂的消耗。

Description

一种铁水脱硫的装置与方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢前铁水炉外脱硫技术领域，具体涉及一种铁水脱硫的装置与方法。

背景技术

铁水机械搅拌脱硫是通过***铁水罐中铁水内部的搅拌器的旋转搅动，使铁水与脱硫剂混合接触进行脱硫，主要有莱茵法和KR（KambaraReactor）法。这两种方法都采用垂直桨叶，实质区别在于***铁水深度不同，但因KR搅拌法的脱硫效率更高而被广泛推广应用，此类方法的不足在于较笨拙的搅拌喷枪需要非常复杂的支撑架，大大的占用了操作空间，使用氮气，氩气等载气带入脱硫剂，脱硫剂在高温钢水中吸热蒸发会极大地降低铁水温度，对于脱硫热力学条件来说是不利的，其次，对于传统搅拌桨结构来说，由搅拌喷枪喷吹进入的脱硫剂在铁水中总是做圆周向上的运动，故而脱硫剂不能深入到搅拌桨以下的位置，对底层铁水脱硫效率以及脱硫剂的消耗并不会有太大的优势。本项目是在这种背景下提出，设计一种铁水脱硫的装置与方法来解决上述问题。

申请号为CN202010233904.4的中国发明专利公开了一种分步式铁水KR搅拌脱硫方法，步骤一、对铁水进行扒渣，测量液面深度，并进行测温和取样；步骤二、将搅拌器***铁水液面浅层，旋转至工作转速；步骤三、保持搅拌深度和转速，加入脱硫剂；步骤四、调整搅拌器的***深度和工作转速；步骤五、搅拌至脱硫结束，再次进行扒渣、测温和取样。该方案在搅拌初期采用较浅的搅拌器***深度和较低的搅拌转速，有利于脱硫剂的卷吸和混合分散；搅拌后期采用较深的搅拌深度，增大了脱硫剂的上浮行程。该方案的不足之处是操作复杂，对铁水底层脱硫需要不断调整搅拌深度，同时因使用氮气喷吹带入脱硫剂，脱硫剂吸热反应不利于脱硫热力学条件。

申请号为CN202010322213.1的中国发明专利公开了一种KR脱硫***降低安装高度的优化改进方法，包括：1）优化搅拌***；2）优化上料***；3）优化换桨车***；4）优化备用料仓***；该方案能够使现有KR脱硫设施的安装高度降低约8.5米，安装在低于20米的厂房内。该方案的不足之处是结构相当复杂，并且实际脱硫方式还是使用传统工艺，铁水罐底部铁水的脱硫效率和脱硫剂利用率都较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁水脱硫的装置与方法，克服现有技术的不足，采用镁蒸汽做为载气带入脱硫剂，可能避免镁粉在铁水中的吸热蒸发，使铁水温度得到保持，脱硫热力学条件更优，有利于提高铁水的去硫效果；优化搅拌喷***构，使垂直桨叶和倾斜桨叶相结合，增加脱硫剂在铁水中的停留时间，加快铁水中硫的传质速度；优化搅拌喷枪的升降机构，采用四个同步电机驱动滚珠丝杠带动升降平台升降移动，并采用电磁吸盘固定，简化结构，解决现有技术中搅拌喷枪摇晃严重的问题，降低设备占空比。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案实现：

技术方案之一：一种铁水脱硫的方法，其特征在于，在机械搅拌法中，带入脱硫剂的载气使用高温镁蒸气，所述镁蒸气的温度为1110~1350℃，压力为0.5~0.65MPa，流量为40-50m3/h，脱硫剂与载气的粉气比为2-10kg/m3。

所述镁蒸气来源于蒸发炉，蒸发炉内充满高纯氩气，压力为0.5~0.65MPa。

所述脱硫剂为石灰系、碳化钙系、苏打系、镁系脱硫剂中的任一种或任两种以上组合。

技术方案之二：一种铁水脱硫的装置，包括机架、升降平台、升降机构、旋转驱动装置和搅拌喷枪固定架，所述升降平台与升降机构相连接，升降平台上设置有搅拌喷枪固定架，所述搅拌喷枪固定架与旋转驱动装置相连接，搅拌喷枪固定架底部连接搅拌喷枪，所述搅拌喷枪的顶部开口与载气管路和脱硫剂管路相连通，其特征在于，所述升降机构为四根垂直设置的滚珠丝杠，滚珠丝杠底部通过蜗轮蜗杆减速机与升降电机相连接，滚珠丝杠上的螺母与升降平台相连接，四个升降电机由PLC控制***同步控制；所述升降平台下方设有固定平台，所述固定平台通过电磁吸盘与机架相连接，所述升降平台与固定平台之间设有匹配的定位结构，当进行铁水脱硫操作时，升降平台落到固定平台上并通过定位结构固定。

所述定位结构为凸块和凹槽咬合结构。

所述搅拌喷枪的底部设有垂直桨叶和倾斜桨叶，倾斜桨叶设置于两个垂直桨叶之间，其相对水平面的倾斜角度为15-60°。

所述电磁吸盘的数量为4~6个，单位吸力120N/cm²，每个面积不小于2500 cm²。

所述垂直桨叶和倾斜桨叶均为刚玉质、铬刚玉质或刚玉尖晶石质浇注而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）脱硫剂载气使用高温镁蒸气，避免了传统镁粉脱硫剂溶化过程吸热造成铁水温度下降弊端，有利于满足脱硫的最佳热力学条件，进一步增加铁水中硫去除率。2）采用滚珠丝杠升降结构，简化了传统复杂的卷扬升降结构，实现搅拌喷枪的快速升降，缩小了整个装置的空间占比；3）采用多组电磁吸盘对升降平台进行加固，解决了搅拌喷枪在旋转时摇晃严重的问题，操作简单可靠；4）在传统垂直桨叶上增设了倾斜桨叶，延长脱硫剂的运动轨迹与悬浮时间，从而加快铁水中硫的传质速度，显著提高了脱硫剂的反应效率、降低了脱硫剂的消耗。

附图说明

图1为本发明实施例脱硫装置结构示意图。

图2为本发明实施例中的搅拌喷枪上桨叶分布结构示意图。

其中：1-搅拌喷枪、2-倾斜桨叶、3-垂直桨叶、4-搅拌喷枪固定架、5-升降平台、6-平台横梁、7-定位凸起、8-固定平台、9-定位凹槽、10-蜗轮蜗杆减速机、11-升降电机、12-PLC控制器、13-电磁吸盘、14-螺母、15-滚珠丝杠、16-机架、17-旋转驱动装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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申请中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“圆周”、“平移”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左侧”、“右侧”、“内壁”、“外壁”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。

见图1-图2，是本发明一种铁水脱硫的装置实施例示意图，包括机架16、升降平台5、升降机构、旋转驱动装置和搅拌喷枪固定架4，升降平台5与升降机构相连接，升降平台5上设置有搅拌喷枪1固定架，搅拌喷枪固定架4与旋转驱动装置17相连接，搅拌喷枪固定架4底部连接搅拌喷枪1，搅拌喷枪1的顶部开口与载气管路和脱硫剂管路相连通，升降机构为四根垂直设置的滚珠丝杠15，滚珠丝杠15底部通过蜗轮蜗杆减速机10与升降电机11相连接，滚珠丝杠15上的螺母14经平台横梁6与升降平台5相连接，四个升降电机11由PLC控制器12同步控制；升降平台5下方设有固定平台8，固定平台8通过电磁吸盘与机架16相连接，升降平台5与固定平台8之间设有匹配的由定位凸起7和定位凹槽9组成的定位结构，当进行铁水脱硫操作时，升降平台5落到固定平台8上并通过定位结构固定。PLC控制器12控制升降电机11做正反向旋转运动，当升降平台5旋转接触到工作位，旋转停止，搅拌脱硫完毕之后，升降平台5向上运动脱离工作位。

搅拌喷枪1的底部设有垂直桨叶3和倾斜桨叶2，实施例中垂直桨叶3为四片，倾斜桨叶2设置于两个垂直桨叶3之间，其相对水平面的倾斜角度为15-60°。垂直桨叶3和倾斜桨叶2均为刚玉质、铬刚玉质或刚玉尖晶石质浇注而成。倾斜桨叶2在做圆周运动时，给铁水施加了一个向下的力，进而使钢水做圆周向下的运动，增长喷入脱硫剂的运动轨迹与停留时间，从而加快铁水中硫的传质速度，这样显著提高了脱硫剂的反应效率、降低了脱硫剂的消耗。

1. 为了达到足够的固定力，电磁吸盘13的数量为4~6个，单位吸力120N/cm²，每个面积不小于2500 cm²。PLC控制器12控制电磁吸盘13上的电流，根据工艺要求确定电磁吸盘13是否具有磁性，当升降平台运动到工作位时，电磁吸盘13生磁，进而牢牢吸附住升降平台5，避免了原插销式连接方式导致的搅拌喷枪连接不稳，摇晃严重的现象。

本发明实施例是在机械搅拌法中，带入脱硫剂的载气使用高温镁蒸气，镁蒸气的温度为1110~1350℃，压力为0.5~0.65MPa，流量为40-50m³/h，脱硫剂与载气的粉气比为2-10kg/m³。镁蒸气来源于蒸发炉，蒸发炉内充满高纯氩气，压力为0.5~0.65MPa。脱硫剂为石灰系、碳化钙系、苏打系、镁系脱硫剂中的任一种或任两种以上组合均可。载气使用高温镁蒸气，避免了在铁水中蒸发吸热，优化了脱硫热力学条件，脱硫剂与载气两者同时进入铁水中，产生复合脱硫效果，大大增加了铁水脱硫效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种铁水脱硫的方法，其特征在于，在机械搅拌法中，带入脱硫剂的载气使用高温镁蒸气，所述镁蒸气的温度为1110~1350℃，压力为0.5~0.65MPa，流量为40-50m³/h，脱硫剂与载气的粉气比为2-10kg/m³。

2.根据权利要求1所述的一种铁水脱硫的方法，其特征在于，所述镁蒸气来源于蒸发炉，蒸发炉内充满高纯氩气，压力为0.5~0.65MPa。

3.根据权利要求1所述的一种铁水脱硫的方法，其特征在于，所述脱硫剂为石灰系、碳化钙系、苏打系、镁系脱硫剂中的任一种或任两种以上组合。

4.一种铁水脱硫的装置，包括机架、升降平台、升降机构、旋转驱动装置和搅拌喷枪固定架，所述升降平台与升降机构相连接，升降平台上设置有搅拌喷枪固定架，所述搅拌喷枪固定架与旋转驱动装置相连接，搅拌喷枪固定架底部连接搅拌喷枪，所述搅拌喷枪的顶部开口与载气管路和脱硫剂管路相连通，其特征在于，所述升降机构为四根垂直设置的滚珠丝杠，滚珠丝杠底部通过蜗轮蜗杆减速机与升降电机相连接，滚珠丝杠上的螺母与升降平台相连接，四个升降电机由PLC控制***同步控制；所述升降平台下方设有固定平台，所述固定平台通过电磁吸盘与机架相连接，所述升降平台与固定平台之间设有匹配的定位结构，当进行铁水脱硫操作时，升降平台落到固定平台上并通过定位结构固定。

5.根据权利要求4所述的一种铁水脱硫的装置，其特征在于，所述定位结构为凸块和凹槽咬合结构。

6.根据权利要求4所述的一种铁水脱硫的装置，其特征在于，所述搅拌喷枪的底部设有垂直桨叶和倾斜桨叶，倾斜桨叶设置于两个垂直桨叶之间，其相对水平面的倾斜角度为15-60°。

7.根据权利要求4所述的一种铁水脱硫的装置，其特征在于，所述电磁吸盘的数量为4~6个，单位吸力120N/cm²，每个面积不小于2500 cm²。

8.根据权利要求6所述的一种铁水脱硫的装置，其特征在于，所述垂直桨叶和倾斜桨叶均为刚玉质、铬刚玉质或刚玉尖晶石质浇注而成。