一種鐵水包內(nèi)頂?shù)讖痛佃F水預脫硫的方法
【專利摘要】一種鐵水包內(nèi)頂?shù)讖痛佃F水預脫硫的方法，其特征在于方法中所使用的設備主要由頂吹噴粉罐、底吹噴粉罐、鐵水包、頂吹噴槍、底吹透氣元件組成，利用該設備控制各噴吹參數(shù)和鎂粉等脫硫劑的噴入量，在同等載氣流量下較單一頂吹工藝的均混時間縮短了15-20％，節(jié)省鎂粉0.20～0.30kg/t鐵水。
【專利說明】一種鐵水包內(nèi)頂?shù)讖痛佃F水預脫硫的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金【技術(shù)領域】，具體涉及一種鐵水包內(nèi)鐵水預脫硫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，對鋼材質(zhì)量的要求日益提高。生產(chǎn)低硫鋼和超低硫鋼需采用鐵水預脫硫工藝，且鐵水預脫硫已成為優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝的不可缺少的工序之一。
[0003]目前已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的鐵水脫硫工藝主要可分為機械攪拌法脫硫(KR)和頂噴法脫硫兩種方法，另外還有未工業(yè)化的鐵水包底吹噴粉脫硫方法。
[0004]KR攪拌法是利用攪拌器進入鐵水包內(nèi)旋轉(zhuǎn)攪動鐵水，同時加入脫硫劑使其卷入鐵水內(nèi)部充分反應，從而達到鐵水脫硫的目的。該方法反應動力學條件好，鐵水脫硫效率高；缺點是鐵水溫降大，投資高。
[0005]頂噴法是利用惰性氣體作為載流氣體，將脫硫粉劑(如CaOXaC2和Mg)由噴槍噴入鐵水中，使噴吹氣體、脫硫劑和鐵水三者充分混合進行脫硫。噴吹法是目前仍占絕對優(yōu)勢的鐵水預脫硫方法，其優(yōu)點是設備費用低，操作靈活，噴吹時間短，鐵水溫降小；最大的缺點是動力學條件差。
[0006]專利號為201110222088的發(fā)明專利提供了一種底吹噴粉預脫硫的方法。該方法是將電石粉與堿金屬材料的混合物通過鐵水包底部的噴粉裝置將脫硫劑噴吹到鐵水包內(nèi)的熔池中，其優(yōu)點是成本低，操作簡單。
[0007]對于頂吹噴粉脫硫工藝而言，吹入鐵水的鈍化鎂迅速氣化，在噴槍出口處或迅速溶入鐵水，或以小氣泡的形式上浮，并在上浮的過程中繼續(xù)溶入鐵水或直接與鐵水中的硫接觸發(fā)生脫硫反應。研究數(shù)據(jù)表明，鎂汽泡只能將鐵水中的硫脫去3%~8%，因此脫硫反應還是以溶解的鎂為主。加快鎂氣泡向鐵水中溶解的速度，提高鐵水中鎂的溶解度對提高鎂的利用率至關(guān)重要。
[0008]采用常規(guī)頂吹噴粉脫硫操作時，由于鐵水包內(nèi)存在較大的死區(qū)，脫硫粉劑很難運動到鐵水包底部，粉劑利用率低。同時，單純地利用提高頂吹載氣量來加強攪拌，進而加快鎂向鐵水中的溶解是不合適的。隨著頂吹載氣量的提高，其對溶池均混時間的影響越小，同時，載氣量越大，載氣裹挾出去的鎂蒸汽越多，導致鎂粉的利用率降低。
[0009]由于頂吹噴粉脫硫法的動力學條件較差，鎂的利用率一直較低，導致脫硫處理效率低，給降本增效工作帶來了不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有頂吹鐵水預處理脫硫存在的問題，本發(fā)明提供一種鐵水包內(nèi)頂?shù)讖痛佃F水脫硫的設備與方法。
[0011]本發(fā)明的方法為:
[0012]1、設備方面[0013]如附圖1和圖2所示，本項發(fā)明的設備主要由頂吹噴粉罐⑴、底吹噴粉罐⑵、鐵水包(3)、頂吹噴槍(4)、底吹透氣元件(5)組成，其中頂吹噴槍⑷的槍體與鐵水包(3)中心軸線之間保持有一定的夾角α，該夾角a = 10~20°，頂吹噴槍(4)的一端與頂吹噴粉罐(I)相連，頂吹噴槍(4)的另一端插入鐵水的深度距鐵水包底面約200~300mm，頂吹噴槍(4)的槍口中心位于鐵水包(3)中心軸線上，頂吹噴槍(4)的槍體中心線和底吹透氣元件(5)中心線均處于經(jīng)過鐵水包(3)底面直徑的同一垂直立面上，底吹噴粉罐(2)與底吹透氣元件(5)相連通，底吹透氣元件(5)中心位于鐵水包(3)底面半徑的二分之一處。
[0014]2、工藝方面
[0015]使用上述設備進行冶煉，其中:
[0016](1)頂吹:頂吹噴槍(4)以氮氣為載體，在噴吹壓力約0.18~0.22MPa、氮氣流量約噸鐵0.05~0.08Nm3/min的條件下，以約噸鐵0.00~0.08kg/min的噴吹強度將頂吹噴粉罐(1)內(nèi)的鎂粉噴吹到鋼液中，氣化后的鎂粉迅速地被底吹氣體帶走并融入鐵液中，鎂粉噴吹量約O~0.5kg/t鐵水，噴吹時間約O~6min，粉氣比約為1.0kg/Nm3。
[0017](2)底吹:以氮氣為載氣通過底吹透氣元件(5)將底吹噴粉罐內(nèi)的脫硫粉劑噴吹至鐵水包(3)中，噴吹壓力約0.3~0.5MPa、氮氣流量約噸鐵0.05~0.1NmVmin,噴吹強度約噸鐵O~0.4kg/min,脫硫粉劑的噴吹量約O~4kg/t鐵水，噴吹時間為8~lOmin，粉氣比約為3kg/Nm3。頂?shù)讖痛悼尚纬奢^為強烈的攪拌，帶動鐵水快速循環(huán)，從而大大改善了脫硫的動力學條件。
[0018]根據(jù)鐵水初始硫含量、鐵水溫度等初始條件，確定不同脫硫階段底吹粉劑與頂吹鎂粉的合適比例，其中要求終點硫含量高于IOOppm時采用質(zhì)量比1: O~0.3;當硫含量低于IOOppm時只噴吹鎂粉，前期由底吹透氣元件(5)向鐵水包(3)內(nèi)噴電石粉與氧化鈣的混合物來對鐵水脫硫，鐵水硫含量達0.010%進入后期，此時噴吹鎂粉對鐵水進行深脫硫。
[0019]本發(fā)明底吹透氣元件(5)選用ZL2005201458206的中國專利申請公開的一種用于底噴粉工藝的透氣磚。利用本透氣磚做底吹透氣元件(5)，可不采取底吹噴粉操作，僅僅通過底吹強化熔池的攪拌，提高鎂在熔池中的溶解速度，提高鎂的利用率；也可吹入電石粉與氧化鈣的混合物，進一步降低鎂粉的用量。
[0020]采用兩個噴粉罐，由于底吹受到鐵水靜壓力以及底吹元件的影響，其噴吹壓力高于頂吹，同時由于底吹氣體是從鐵水包(3)底吹透氣元件(5)直接吹入，可充分利用氣泡的動力功，從而在不增加氣體總量的情況下，提高溶池的攪拌能力。
[0021]實驗結(jié)果表明，在同等載氣流量下，頂?shù)讖痛倒に囕^單一頂吹工藝的均混時間縮短了 15~20%，節(jié)省鎂粉0.20~0.30kg/t鐵水。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖1為試驗裝置示意圖；
[0023]附圖2為頂吹噴槍(4)、底吹噴槍與鐵水包(3)位置示意圖。
[0024]附圖中，I為頂吹噴粉罐(裝鎂粉)；2為底吹噴粉罐(裝電石與氧化鈣混合粉劑)；3為鐵水包；4為頂吹噴槍；5為底吹透氣元件。
【具體實施方式】[0025]下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明利用常規(guī)噴槍進行頂噴吹，利用狹縫式噴粉透氣磚進行底噴吹，以此兩種方式復合在一起進行脫硫處理。具體實施如下:
[0026]實施例1:
[0027]本發(fā)明在現(xiàn)場已經(jīng)實施，用于鐵水脫硫，被處理鐵水的溫度為1390°C，鐵水初始硫含量為0.035%。
[0028]實施時頂吹噴槍(4)槍體與鐵水包(3)中心軸線的夾角為18°，頂吹噴槍(4)插入鐵水的深度為距包底約220mm，槍口的中心位于鐵水包(3)中心軸線上，噴槍槍體中心線和底吹透氣元件(5)中心線同處于經(jīng)過鐵水包(3)底面直徑的同一垂直立面上，底吹透氣元件(5)中心位于鐵水包(3)底面半徑的二分之一處，鐵水包(3)底部所設的底吹透氣元件(5)使用的是底部透氣元件，透氣磚規(guī)格為Φ74ΧΦ104Χ160_。
[0029]噴吹前期:頂吹噴槍(4)只噴吹氮氣，噴吹壓力為0.20MPa，氮氣流量為噸鐵0.06Nm3/min ;底吹氮氣流量短時間內(nèi)由0.05Nm3/min增加至0.1NmVmin時,開始噴吹主要成分為CaO的鈍化石灰，噴吹壓力為0.4MPa，噴吹強度為噸鐵水0.28kg/min,噴粉時間為9分鐘，測得鐵水硫含量已經(jīng)降至為0.010%。
[0030]噴吹后期:底部透氣元件只噴吹氮氣，噴吹壓力為0.4MPa，氮氣流量為噸鐵0.1NmVmin ;頂吹噴槍(4)以氮氣為載體吹入鎂粉，噴吹壓力0.20MPa，載氣流量為噸鐵
0.06Nm3/min,噴吹強度為噸鐵水0.05kg/min,噴鎂時間為3.5分鐘，處理后的鐵水硫含量為
0.002%,節(jié)省鎂粉0.28kg/t鐵水。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵水包內(nèi)鐵水預脫硫的方法，其特征在于方法中所使用的設備主要由頂吹噴粉罐、底吹噴粉罐、鐵水包、頂吹噴槍、底吹透氣元件組成,其中頂吹噴槍的槍體與鐵水包中心軸線之間保持的夾角a =10~20°，頂吹噴槍的一端與頂吹噴粉罐相連，頂吹噴槍的另一端插入鐵水的深度距鐵水包底面200~300mm，頂吹噴槍的槍口中心位于鐵水包中心軸線上，頂吹噴槍的槍體中心線和底吹透氣元件中心線均處于經(jīng)過鐵水包底面直徑的同一垂直立面上，底吹噴粉罐與底吹透氣元件相連同，底吹透氣元件中心位于鐵水包底面半徑的二分之一處； 使用上述設備進行鐵水預脫硫時采取如下方法: (1)頂吹噴槍以氮氣為載體，在噴吹壓力為0.18~0.22MPa、氮氣流量為噸鐵0.05~0.08Nm3/min的條件下，以噸鐵0.00~0.08kg/min的噴吹強度將頂吹噴粉罐內(nèi)的鎂粉噴吹到鋼液中，鎂粉噴吹量為O~0.5kg/t鐵水，噴吹時間O~6min，粉氣比約為1.0kg/Nm3 ； (2)底吹以氮氣為載氣通過底吹透氣元件將底吹噴粉罐內(nèi)脫硫粉劑噴吹至鐵水包中，噴吹壓力0.3~0.5MPa、氮氣流量為噸鐵0.05~0.1NmVmin,噴吹強度為噸鐵O~0.4kg/min，脫硫粉劑的噴吹量為O~4kg/t鐵水，噴吹時間為8~lOmin，粉氣比約為3kg/Nm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中依鐵水初始硫含量、鐵水溫度等初始條件，確定不同脫硫階段底吹粉劑與頂吹鎂粉的合適比例，其中要求終點硫含量高于1OOppm時采用質(zhì)量比 為1: O~0.3 ;當硫含量低于1OOppm時只噴吹鎂粉。
【文檔編號】C21C1/02GK103924025SQ201410118031
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】羅志國, 董建, 李林蔚, 梁義會, 游洋, 顧克井, 劉志興 申請人:東北大學, 唐山國豐鋼鐵有限公司