本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置及脫硫方法。
背景技術(shù)：
潔凈化是現(xiàn)代鋼鐵材料發(fā)展的主要趨勢，潔凈鋼生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵冶煉技術(shù)發(fā)展的重要方向。o、p、s、h四大雜質(zhì)元素的深處理問題，一直是伴隨品種鋼生產(chǎn)過程鋼質(zhì)純凈化與成本之間的主要矛盾及障礙。常規(guī)處理手段主要依靠真空(rh、vd)及電極(lf)。但此方法設(shè)備費用昂貴，使用和維護(hù)費高，既使輕處理一個工序成本也在30-60元/t，尤其在當(dāng)下市場價格競爭異常激烈的前提下，提質(zhì)增效更加重要。
脫硫工藝是精煉鋼水過程中的一道重要工藝。目前，在鋼包內(nèi)進(jìn)行鋼水脫硫的常用方法有兩種：其一是在帶升溫裝置的鋼包內(nèi)，向鋼液面撤入石灰、螢石等粉狀或塊狀脫硫劑，通過渣鋼界面?zhèn)髻|(zhì)進(jìn)行脫硫；加入量通常為8-20kg/t，精煉時間為30-50min，一般可將鋼中硫降低到20ppm。其二是用載氣將脫硫劑(cao、caco3、caf2等)噴入鋼液內(nèi)部，脫硫劑直接與鋼液中硫接觸進(jìn)行脫硫；噴入量通常為6-15kg/t，噴吹時間為10-15min，一般可將鋼中硫降低到20ppm。向鋼包內(nèi)撒入脫硫劑的缺點是：渣鋼界面?zhèn)髻|(zhì)速度慢，脫硫時間長，造成生產(chǎn)率低，同時鋼包需要具備加熱升溫條件。
公告號cn99122341.1提出一種盛鋼桶浸漬罩密閉鋼液噴粉脫硫方法，該方法在浸漬罩內(nèi)插入噴槍，噴吹復(fù)合脫硫劑進(jìn)行鋼液脫硫。但該方法直接在鋼液內(nèi)插入噴槍，對于脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件控制較差，脫硫粉劑在鋼液內(nèi)不易擴(kuò)散，使得粉劑的利用率較低，生產(chǎn)成本較高。
公告號cn201410339185.9提出一種噴吹攪拌復(fù)合式鐵水預(yù)處理脫硫裝置及方法，該裝置通過設(shè)置四棱截錐體攪拌槳及倒“v”形分布的噴出孔對鐵水包中的鐵水進(jìn)行預(yù)處理脫硫，該裝置通過攪拌槳及噴出孔完成對鐵水處理的噴出和攪拌。由于該方法的噴出孔呈倒“v”形分布，鐵水靜壓力過大，噴吹時粉劑遇到阻力過大，小氣量噴吹易造成噴吹孔堵塞，大氣量噴吹會造成液面翻滾嚴(yán)重，鐵水噴濺劇烈，同時溫降會進(jìn)一步增加。該裝置攪拌頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，若應(yīng)用于鋼液精煉，其強度勢必會降低，噴吹過程中易造成攪拌頭損壞造成生產(chǎn)事故，若通過增加耐材強度及厚度強化其攪拌頭，對鋼水溫降影響嚴(yán)重，同時制造成本過高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置及脫硫方法。在鋼水脫硫生產(chǎn)中實現(xiàn)噴吹時間短，有效控制脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件，使脫硫粉劑在鋼液內(nèi)充分?jǐn)U散，粉劑的利用率提高，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明目的是通過下面的技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置，包括升降裝置、供氣系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)接頭、旋轉(zhuǎn)裝置、旋轉(zhuǎn)橫槍、t形攪拌頭、中空旋轉(zhuǎn)管和框架；所述旋轉(zhuǎn)橫槍的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側(cè)設(shè)有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉(zhuǎn)裝置包括電機和其內(nèi)的空心軸；旋轉(zhuǎn)橫槍與旋轉(zhuǎn)裝置下部連接，槍身通過法蘭與空心軸連接；旋轉(zhuǎn)裝置上部與中空旋轉(zhuǎn)管下部連接，空心軸通過法蘭與中空旋轉(zhuǎn)管下部連接；中空旋轉(zhuǎn)管上部與旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的軸承連接；旋轉(zhuǎn)接頭與供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)連通；旋轉(zhuǎn)接頭與框架固定；旋轉(zhuǎn)裝置固定在框架內(nèi)，框架上端與升降裝置連接；所述的升降裝置包括卷揚機、定滑輪、吊鉤，支撐架、設(shè)置在框架一側(cè)的導(dǎo)向環(huán)、與導(dǎo)向環(huán)配合的導(dǎo)向桿；卷揚機、定滑輪、導(dǎo)向桿固定支撐架上；吊鉤通過鋼絲繩與框架連接。
所述的旋轉(zhuǎn)橫槍總長度為4500-5000mm，槍身直徑為150-200mm，t形攪拌頭長度800-1000mm，直徑為300-400mm，噴吹孔直徑為10-20mm。
精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫方法，包括如下步驟：
1)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1550℃～1650℃；
2)旋轉(zhuǎn)橫槍通過升降裝置由待機位開始下降，同時打開供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)，開始噴脫硫粉劑；
3)旋轉(zhuǎn)橫槍的t形攪拌頭進(jìn)入鋼水液面以下并距離鋼水罐底0.3-1m后停止下降，啟動旋轉(zhuǎn)裝置并逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，t形攪拌頭轉(zhuǎn)速設(shè)定為5-300r/min；
4)旋轉(zhuǎn)噴吹5-10min后通過升降裝置開始提升旋轉(zhuǎn)橫槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍的t形攪拌頭提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5-10r/min，提出鋼水液面以上0.3-0.5m并保持這個位置再次加快旋轉(zhuǎn)10-30s，轉(zhuǎn)數(shù)為50-80r/min；
5)降低旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)數(shù)至停止，關(guān)閉供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫工序。
所述的供氣系統(tǒng)載氣流量10-60nm3/h，，載氣壓力0.3-1.5mpa，載氣為ar氣；
所述的加料系統(tǒng)對脫硫粉劑輸送量為5-13kg/t；
所述的脫硫粉劑成分含有質(zhì)量百分比cao70-80％、caf210-15％、caco35-10％，粒度為0.05-0.1mm。
精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置及脫硫方法，可單獨應(yīng)用該裝置進(jìn)行精煉脫硫工序，也可應(yīng)用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。
本發(fā)明的精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置和脫硫方法，將脫硫粉劑輸送至鋼液中，脫硫粉劑伴隨氣泡受離心力和上浮力的共同作用，沿螺旋線向液面漂浮，在離心力作用下，氣泡向粉劑噴出方向區(qū)域運動，使脫硫粉劑更好的彌散于鋼液中，同時在鋼液內(nèi)形成渦流緩慢上升，從而增加了脫硫粉劑在鋼液內(nèi)的停留時間，促進(jìn)了鋼液內(nèi)脫硫的動力學(xué)條件，提高脫硫粉劑的利用率。實現(xiàn)噴吹時間短，有效控制脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件，使脫硫粉劑在鋼液內(nèi)充分?jǐn)U散，粉劑的利用率提高，降低生產(chǎn)成本。
附圖說明
圖1為精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置示意圖；
其中，1-升降裝置；2-供氣系統(tǒng)；3-加料系統(tǒng)；4-旋轉(zhuǎn)接頭；5-旋轉(zhuǎn)裝置；6-導(dǎo)向環(huán)；7-旋轉(zhuǎn)橫槍；8-鋼包；9-t形攪拌頭；10-中空旋轉(zhuǎn)管；11-框架；12-支撐架；13-導(dǎo)向桿。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進(jìn)行說明：
一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫裝置，包括升降裝置1、供氣系統(tǒng)2、加料系統(tǒng)3、旋轉(zhuǎn)接頭4、旋轉(zhuǎn)裝置5、導(dǎo)向環(huán)6、旋轉(zhuǎn)橫槍7、鋼包8、t形攪拌頭9、中空旋轉(zhuǎn)管10、框架11、支撐架12、導(dǎo)向桿13；
所述旋轉(zhuǎn)橫槍7的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側(cè)設(shè)有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉(zhuǎn)裝置5包括電機和其內(nèi)的空心軸；旋轉(zhuǎn)橫槍7與旋轉(zhuǎn)裝置5下部連接，槍身通過法蘭與空心軸連接；旋轉(zhuǎn)裝置5上部與中空旋轉(zhuǎn)管10下部連接，空心軸通過法蘭與中空旋轉(zhuǎn)管10下部連接；中空旋轉(zhuǎn)管10上部與旋轉(zhuǎn)接頭4內(nèi)的軸承連接；旋轉(zhuǎn)接頭4與供氣系統(tǒng)2和加料系統(tǒng)3連通；旋轉(zhuǎn)接頭4與框架11固定；旋轉(zhuǎn)裝置5固定在框架11內(nèi)，框架11與升降裝置1連接。
所述的升降裝置1包括卷揚機、定滑輪、吊鉤，支撐架12、設(shè)置在框架11一側(cè)的導(dǎo)向環(huán)6、與導(dǎo)向環(huán)6配合的導(dǎo)向桿13；卷揚機、定滑輪、導(dǎo)向桿13固定支撐架12上，吊鉤通過鋼絲繩與框架11上端連接。
實施例一
1.本發(fā)明的實施方案在260t鋼水灌上進(jìn)行，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1630℃。脫硫噴吹的旋轉(zhuǎn)橫槍總長度為5000mm，攪拌頭長度為1000mm，攪拌頭直徑為400mm，噴吹孔直徑為13mm，中空管直徑為190mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量50nm3/h，載氣壓力為1.5mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao80％、caf210％、caco35％。脫硫劑的粒度為0.09mm，脫硫劑的輸送量為8kg/t。
4.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫步驟如下：1)旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統(tǒng)，開始噴粉。2)旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為100r/min。3)噴吹工作達(dá)到9min后開始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉(zhuǎn)20s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4)降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為45ppm，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為10ppm，脫硫率為77.8％，溫降為25℃。
實施例二
1.本發(fā)明的實施方案在260t鋼水灌上進(jìn)行，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1620℃。脫硫噴吹的旋轉(zhuǎn)橫槍總長度為4800mm，攪拌頭長度為900mm，攪拌頭直徑為350mm，噴吹孔直徑為10mm，中空管直徑為200mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量45nm3/h，載氣壓力為1.3mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao75％、caf215％、caco35％。脫硫劑的粒度為0.07mm，脫硫劑的輸送量為9kg/t。
4.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫步驟如下：1).旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統(tǒng)，開始噴粉。2).旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為190r/min。3)噴吹工作達(dá)到10min后開始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉(zhuǎn)25s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4).降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為42ppm，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為9ppm，脫硫率為78.6％，溫降為23℃。
實施例三
1.本發(fā)明的實施方案在200t鋼水灌上進(jìn)行，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1625℃。脫硫噴吹的旋轉(zhuǎn)橫槍總長度為4600mm，攪拌頭長度為800mm，攪拌頭直徑為360mm，噴吹孔直徑為9mm，中空管直徑為170mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量45nm3/h，載氣壓力為1.3mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao78％、caf212％、caco36％。脫硫劑的粒度為0.08mm，脫硫劑的輸送量為7kg/t。
4.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫步驟如下：1).旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統(tǒng)，開始噴粉。2).旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為60r/min。3)噴吹工作達(dá)到8min后開始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉(zhuǎn)30s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4).降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為44ppm，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為11ppm，脫硫率為75％，溫降為22℃。
對比例
在260t鋼水灌上應(yīng)用常規(guī)固定圓筒噴槍生產(chǎn)，實施鋼種的轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1630℃，精煉前初始硫含量為46ppm，固定圓筒噴槍底部距灌底0.5米，使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。使用的脫硫粉劑為cao80％、caf210％、caco35％等。脫硫劑的粒度為0.09mm，脫硫劑的輸送量為15kg/t。處理時間為13min。
處理過程中鋼水噴濺現(xiàn)象明顯，旋轉(zhuǎn)噴吹處理后硫含量22ppm，脫硫率為52.2％，溫降為33℃。
應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行精煉脫硫生產(chǎn)與常規(guī)精煉相比，抑制噴濺效果明顯，脫硫率提高20％，縮短處理時間25％，提高了粉劑利用率，溫降減少20％。本發(fā)明既可獨立作為鋼液精煉脫硫工序，也可應(yīng)用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。