CN118147387A - 一种利用石灰石进行kr脱硫铁水降温的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，包括如下步骤：将石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；根据铁水进站温度和铁水预设温度，确定加料搅拌模型；下降搅拌桨，在搅拌桨旋转过程中投加石灰石；搅拌结束后测量铁水温度，温度达到预设范围出站。本申请从物料的运输、降温效果、使用成本及搅拌桨寿命等方面进行综合考虑，选用石灰石作为KR脱硫工序铁水降温的物料，可以较好完成高温铁水的降温工作，确保入炉铁水满足转炉冶炼工艺要求，为转炉冶炼创造良好的条件。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法。
背景技术
铁水温度是转炉热收入的主要来源，直接关系到转炉冶炼操作控制，过低的铁水温度，导致前期化渣困难，易造成终点磷偏高或出格，需进行二次补吹处理，影响生产节奏，终点钢水过氧化，增加合金消耗；过高的铁水温度，前期升温快，碳氧反应提前，喷溅控制难度增加，钢铁料损失增加，带铁喷溅还会造成冒黄烟等环境污染及烧损设备等危害。
KR机械搅拌法是将由耐火材料浇注而成的搅拌器浸入铁水内一定深度进行旋转，当铁水形成漩涡时投入一定量的脱硫剂，待脱硫剂完成脱硫反应上浮至铁水表面，形成浮渣时即完成脱硫。因KR法脱硫动力学条件好、脱硫效率高且稳定、脱硫剂消耗量低和脱硫成本低等特点而广泛应用于各大炼钢厂。随着高炉的大型化，高炉冶炼控制水平的不断提升，铁水成分更加符合炼钢需求。当铁水硫满足要求但铁水温度超标时，使用脱硫剂进行降温操作会导致冶炼成本增加。
现有KR脱硫铁水降温技术主要包括如下几种方式：
1.将生铁块加入铁水罐内进行降温操作，如中国专利文献CN 103898267 A(申请号201410131381.7)公开的一种利用生铁块的KR脱硫铁水降温方法，使用电磁吸盘吸起铁块然后加入到铁水罐内，利用搅拌桨对加入的铁块进行搅拌熔化。该方法需使用行车、电磁吸盘等设备，设备投入费用大；大量铁块落入铁水罐内时存在铁水飞溅风险；由于铁块硬度大，使用搅拌桨搅拌未熔铁块时，会对搅拌桨本体造成较大损伤，影响搅拌桨的使用寿命。
2.使用球团矿、烧结矿等含铁矿石进行降温操作，如中国专利文献CN 102643954A(申请号201210110975.0)公开的一种KR铁水脱硫降温新工艺，使用粒度在3mm内的烧结矿粉，使用高压氮气输送，通过搅拌器的旋转搅动，使铁水面上的脱硫剂卷入铁水中，并与铁水发生反应起到降温作用。该方法需使用专用罐车进行运输，上料、下料均需使用氮气，增加能源介质消耗；粒度在3mm以内的烧结矿粉存在部分粉面被除尘风机吸走的可能，影响矿粉回收率。烧结矿(或球团矿)中铁含量高、硬度高，对搅拌桨的冲击磨损严重，极大影响搅拌桨的使用寿命。
3.使用转炉除尘灰进行铁水降温操作，如中国专利文献CN 103710487 A(申请号201410012305.4)公开的一种利用转炉除尘灰对铁水降温的方法，使用专用吸排车进行运输除尘灰，上料时需用高压氮气将除尘灰打入料仓内，额外增加能源消耗；由于除尘灰的粒度更细，在下料过程中被除尘风机吸走的较多，实际回收率很低，降温效果较差。
为最大程度保证合适的入炉铁水温度，以稳定转炉操作工艺要求，确保炼钢工序各项指标稳步向前，提供一个完善、有效的铁水降温工艺是目前需要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，有效降低KR过程中铁水温度的同时，不影响搅拌桨的使用寿命，且相较其他现有常用物料价格优势明显，便于规模化生产使用。
为实现上述技术效果，本发明采用下述技术方案：
一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，包括如下步骤：
S1.将石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和温度预设范围，确定加料搅拌模型；
S3.下降搅拌桨，在搅拌桨旋转过程中投加石灰石；
S4.搅拌结束后测量铁水温度，温度达到预设范围出站，温度未达到预设范围则重复步骤S2和步骤S3直至温度达到预设范围；
加料搅拌模型如下：
优选的，步骤S1中，石灰石的粒度范围为10mm-40mm，含水量＜0.5％。
优选的，步骤S2中，铁水中硫含量范围满足标号要求，具体的：HRB400E/HRB500E系列铁水的硫含量≤0.035％；Q235B/Q335B系列铁水的硫含量≤0.030％。
优选的，步骤S2中，铁水温度的预设范围根据KR脱硫工位与后续工序的距离进行设置。炼钢厂的出铁温度一般控制在1500℃以上，铁水温度高，有利于渣铁分离，提高出铁率，并且利于铁水硫成分的控制，同时过低的出铁温度会影响高炉的顺行。
步骤S2中确定的加料搅拌模型中，之所以温降范围部分有重叠，是考虑生产节奏问题，因为铁水的硫含量等成分满足要求，只需对温度进行处理，哪怕不处理，也不能影响转炉的生产。只是铁水温度过高，会增加转炉冶炼的难度。在不影响转炉生产的情况下，时间充裕那就可以少加料多搅拌、时间短则多加料少搅拌，最终的目标就是把温度降低到合适范围内，为转炉创造好的条件。确定了所需具体温降数值后，首先判断给定的处理时间，根据进站温度计算温降范围，再选定石灰石加入量、确定相应的搅拌时长。
优选的，步骤S3中，搅拌桨下降位置控制要求如下：
| 铁水罐净空h(mm) | 600≤h＜700 | 700≤h＜800 | 800≤h＜900 | 900≤h |
| 搅拌桨下降位置(mm) | 1500 | 1400 | 1300 | 1200 |
。
优选的，步骤S3中，搅拌桨旋转的转速范围为5rpm-130rpm；进一步优选的，石灰石投加过程中搅拌桨以5rpm-10rpm低转速运行，石灰石投加完毕后搅拌桨以80rpm-100rpm的中速或以100rpm-130rpm的高速运行。
优选的，步骤S3中，石灰石的进料速度为100kg/min-500kg/min；进一步优选的，石灰石的进料速度为200kg/min-300kg/min。
本发明的有益效果：
1、本申请提供的方法中，石灰石价格在100元/吨以内，相比其它物料价格优势明显；石灰石的冷却效应大约为废钢的3～4倍，可以有效降低铁水温度；根据石灰石进料速度与搅拌桨转速的有机结合，可以实现高效快速的降温效果；石灰石中CaO含量在50％以上，其受热分解生成CaO，有利于高碱度炉渣的快速形成；石灰石加入高温铁水后，很快分解生成Ca O，硬度远远小于铁块、烧结矿等含铁物料，对搅拌桨的冲击磨损小，利于搅拌桨的长寿命使用。
2、本申请从物料的运输、降温效果、使用成本及搅拌桨寿命等方面进行综合考虑，选用石灰石作为KR脱硫工序铁水降温的最优物料，可以较好完成高温铁水的降温工作，确保入炉铁水满足转炉冶炼工艺要求，为转炉冶炼创造良好的条件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面对本申请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申请一部分实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合实施例和对比例对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，本实施例中，铁水为HRB400E-2钢种所需铁水，总重量为144.1吨，铁水中硫含量为0.032％已达到钢种的生产要求，铁水罐净空610mm，进KR脱硫工位测得铁水温度为1414℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，方法具体包括如下步骤：
S1.将粒度范围为10mm-40mm的石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和铁水预设温度，确定加料搅拌模型，本实施例中，给定处理时间为17min，刨除测温取样开车吊罐等作业时间，最大允许搅拌时间需控制在5min以内，故参照温降范围10℃～20℃进行处理；
S3.铁水罐净空610mm，下降搅拌桨至工作深度为1500mm，在搅拌桨以10转/min转速旋转过程中，以200kg/min的投料速度加入石灰石532kg；石灰石加料完毕后，搅拌桨以120转/min进行旋转；
S4.搅拌5min后，停止搅拌，提升搅拌桨，测得铁水温度为1399℃，达到预设范围，出站。
实施例2
一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，本实施例中，铁水为HRB500E-1钢种所需铁水，总重量为145.4吨，铁水中硫含量为0.027％已达到钢种的要求，铁水罐净空740mm，进KR脱硫工位测得铁水温度为1447℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，方法具体包括如下步骤：
S1.将粒度范围为10mm-40mm的石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和铁水预设温度，确定加料搅拌模型，本实施例中，给定处理时间为27min，刨除测温取样开车吊罐等作业时间，最大允许搅拌时间需控制在15min以内，故参照温降范围45℃～55℃进行处理；
S3.铁水罐净空740mm，故下降搅拌桨至工作深度为1400mm，在搅拌桨以10转/min转速旋转过程中，以300kg/min的投料速度加入石灰石1595kg；石灰石加料完毕后，搅拌桨以110转/min进行旋转；
S4.搅拌14min后，停止搅拌，提升搅拌桨，测得铁水温度为1400℃，达到预设范围，出站。
实施例3
一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，本实施例中，铁水为Q235B钢种所需铁水，总重量为132.3吨，铁水中硫含量为0.023％已达到钢种的要求，铁水罐净空920mm，进KR脱硫工位测得铁水温度为1431℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，方法具体包括如下步骤：
S1.将粒度范围为10mm-40mm的石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和铁水预设温度，确定加料搅拌模型，本实施例中，给定处理时间为22min，刨除测温取样开车吊罐等作业时间，最大允许搅拌时间≤10min中，故参照温降范围25℃～35℃进行处理；
S3.铁水罐净空920mm，故下降搅拌桨至工作深度为1200mm，在搅拌桨以10转/min转速旋转过程中，以300kg/min的投料速度加入石灰石1595kg；石灰石加料完毕后，搅拌桨以100转/min进行旋转；
S4.搅拌9min后，停止搅拌，提升搅拌桨，测得铁水温度为1399℃，达到预设范围，出站。
实施例4
一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，本实施例中，铁水为Q335B钢种所需铁水，总重量为126.5吨，铁水中硫含量为0.017％已达到钢种的要求，铁水罐净空800mm，进KR脱硫工位测得铁水温度为1425℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，方法具体包括如下步骤：
S1.将粒度范围为10mm-40mm的石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和铁水预设温度，确定加料搅拌模型，本实施例中，给定处理时间为24min，刨除测温取样开车吊罐等作业时间，最大允许搅拌时间≤12min中，本着“少加料多搅拌”原则，故参照温降范围25℃～35℃进行处理；
S3.铁水罐净空800mm，故下降搅拌桨至工作深度为1300mm，在搅拌桨以10转/min转速旋转过程中，以200kg/min的投料速度加入石灰石644kg；石灰石加料完毕后，搅拌桨以90转/min进行旋转；
S4.搅拌8min后，停止搅拌，提升搅拌桨，测得铁水温度为1397℃，达到预设范围，出站。
对比例1
一种利用生铁块的KR脱硫铁水降温方法，本对比例中，铁水标号及参数均与实施例1相同，铁水重量131.6吨，铁水罐净空630mm，进KR脱硫工位测得铁水温度1444℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，按如下要求程序进行操作：
S1.根据进站温度和铁水预设温度，使用带有电磁吸盘的行车从铁块存放区域吊运第一吊铁块，吊至铁水罐液面上方约30cm处暂停，利用铁水罐的辐射热烘烤铁块30秒左右，释放电磁力，使铁块落入铁水内。同理，继续加入第二吊、第三吊，共计3吨铁块。
S2.使用KR搅拌桨搅拌7分钟，确保铁块全部融化后，测量铁水温度1398℃，出站。
对比例2
一种KR铁水脱硫降温新工艺，本对比例中，铁水标号及参数均与实施例1相同，铁水重量143.8吨，铁水罐净空580mm，进KR脱硫工位测得铁水温度1433℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，按如下要求程序进行操作：
S1.利用雷蒙机对含铁量在50％～57％范围内烧结矿进行破碎，并加工至3mm以内粒度。
S2.通过专用罐车运输至KR脱硫工序，利用高压氮气将烧结矿粉输送至KR脱硫顶料仓内。
S3.根据进站温度和铁水预设温度，称量烧结矿粉1021kg，用高压氮气通过料管喷吹至铁水罐内。
S4.待搅拌15分钟后，停止搅拌，测量铁水温度1400℃，出站。
对比例3
一种利用转炉除尘灰对铁水降温的方法，本对比例中，铁水标号及参数均与实施例1相同，铁水重量127.1吨，铁水罐净空760mm，进KR脱硫工位测得铁水温度1426℃，根据生产需要，需将铁水温度降至1400℃以下，按如下要求程序进行操作：
S1.利用专用吸排车收集转炉除尘灰、并利用高压氮气运输至料仓备用。
S2.根据进站铁水测温和铁水预设温度，利用高压氮气将重量1.5t的转炉除尘灰自料仓喷吹至铁水罐内，同时搅拌，使铁水产生旋涡，将投入到铁水液面的转炉除尘灰卷入铁水中。
S3.实时监测铁水罐中的温度，自开始加入除尘灰开始，搅拌5分钟后，铁水温度下降9℃，降至1417℃。
S4.再次利用高压氮气将2.8t的转炉除尘灰喷吹至铁水罐内，继续搅拌8分钟，测量铁水温度1400℃，出站。
实施例1～4及对比例1～3进行KR脱硫铁水降温方法对比如下：
通过从物料运输及采购价格、设备投入、处理周期、物料及能源消耗等诸多方面进行综合对比，可以看出：使用石灰石对KR脱硫高温铁水进行降温处理优势明显。同时，使用石灰石进行KR脱硫铁水降温处理后，搅拌桨侵蚀速率较其他方式减缓明显，有效延长了搅拌桨的寿命。
Claims (6)
1.一种利用石灰石进行KR脱硫铁水降温的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将石灰石运送至KR脱硫工位顶料仓备用；
S2.根据铁水进站温度和温度预设范围，确定加料搅拌模型；
S3.下降搅拌桨，在搅拌桨旋转过程中投加石灰石；
S4.搅拌结束后测量铁水温度，温度达到预设范围出站，温度未达到预设范围则重复步骤S2和步骤S3直至温度达到预设范围；
步骤S2中的加料搅拌模型如下：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，石灰石的粒度范围为10mm-40mm，含水量＜0.5％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，搅拌桨下降位置控制要求如下：
。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，搅拌桨旋转的转速范围为5rpm-130rpm；进一步优选的，石灰石投加过程中搅拌桨以5rpm-10rpm低转速运行，石灰石投加完毕后搅拌桨以80rpm-100rpm的中速或以100rpm-130rpm的高速运行。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，石灰石的进料速度为100kg/min-500kg/min；进一步优选的，石灰石的进料速度为200kg/min-300kg/min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，铁水温度的预设范围根据KR脱硫工位与后续工序的距离进行设置。
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