本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化裝置及合金化方法。

背景技術(shù)：

通過加入元素，使金屬成為(在一定的工藝條件下)具有預(yù)期性能的合金。為保證鋼的各種物理、化學(xué)性能，向鋼中加入合金添加劑將其成分調(diào)整到規(guī)定范圍的操作。那些在普通鋼中沒有的或含量較少的元素(c、si、mn、s或p)都屬于合金元素。合金添加劑既可以是純的材料(鎳、銅、鋁、石墨粉等)，也可以是鐵合金(錳鐵、硅鐵、釩鐵、鉻鐵等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在煉鋼生產(chǎn)中，一般脫氧與合金化幾乎同時進行，有時不可能把脫氧元素與合金元素截然分開。但脫氧與合金化二者的目的和物理化學(xué)反應(yīng)過程是不同的。

合金元素的性能不同，其合金化工藝也不同。根據(jù)合金元素與氧的親和力，在鐵中的溶解度及其熔點、沸點、蒸氣壓力、密度等決定其合理的尺寸、加入時間、地點和方法以及必須采取的助熔和防止氧化的措施。ni、mo、cu、co等元素與氧的親和力低，可隨爐料一起加入或在冶煉過程中加入；而ti、v、cr、si、mn、al等與氧的親和力強，則是在出爐前(或在鋼包中)加到已經(jīng)充分脫氧的鋼液中。爐內(nèi)可加入量大的鐵合金，其塊度較大才易穿過渣層。鋼包內(nèi)加入時，鐵合金與熔渣反應(yīng)少，回收率較高，最好用經(jīng)過破碎的粒狀鐵合金。用量大的錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鎳等，以塊狀加入鋼液費用最低，通常可采用簡單的加入方法。對那些在鋼中溶解度有限、密度小、與氧的親和力大且蒸氣壓又高的元素(如鈣)，或要求控制嚴(yán)格的微量合金元素(ti、v、b)和殘余含量元素(al)等可采用喂絲法，所用喂絲機，設(shè)備簡單、投資省，收得率高而穩(wěn)定。用氧化物料對鋼水進行直接合金化，可以降低成本、節(jié)約電能、呈粉狀、球狀或燒結(jié)狀態(tài)的純氧化物、碳、氮化合物、礦石和精礦、爐渣和其他廢料都可用作添加劑。熔點低并能形成流動性好的均質(zhì)熔體的氧化物混合料用于合金化的效果好。w、mo、ni、v、nb、cr、mn的氧化物用于直接合金化，在生產(chǎn)中已有應(yīng)用。

申請?zhí)?01310508854.6公開了一種名稱為“一種在鋼包中進行合金化的方法”其特征是本發(fā)明公開了一種在鋼包中進行合金化的方法：轉(zhuǎn)爐冶煉并出鋼；向鋼包中加入合金化元素進行脫氧和合金化；在鋼包中的鋼水表面加入堿性保護渣；在鋼包中進行合金化：首先將在脫氧及合金化中所需要加入化學(xué)元素的總重量w，與不低于所需要加入化學(xué)元素總重量w的50％堿性保護渣混合均勻；再通過從合金罩上的開口處插入鋼水中的噴吹管，在距煉鋼中間包底部200～350mm處，用氮氣或惰性氣體吹入鋼水直至合金化結(jié)束；再靜置3～5分鐘，使鋼水中夾雜物充分上浮進入保護渣中；按照常規(guī)進行后工序操作。本發(fā)明通過在鋼包中同時加入脫氧劑和保護渣，能提高脫氧及合金化效率，提高合金收得率在5～8％，降低鋼水中夾雜物含量25～30％，還能避免合金燒損。但該方法只是采用帶攪拌頭及冷卻管的噴吹管，將合金及堿性保護渣吹入鋼液進行合金化，其合金還是以大顆粒狀態(tài)進入，同時輔以簡單的攪拌機冷卻，本發(fā)明攪拌及噴吹均在同一點進行其合金收得率較低；并且由于合金粒度大、熔化時間長易造成鋼液溫降較大、合金化時間長等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時合金化且溫降小、合金化時間短；合金收得率高的旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化裝置及合金化方法。

本發(fā)明目的是通過下面的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化裝置，其特征在于：包括升降裝置、防噴濺裝置、供料系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)裝置、噴粉槍；所述的噴粉槍為倒t形中空管，管頭兩端帶有噴孔，外部包裹耐火材料；所述的旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)接頭和內(nèi)部帶有空心軸的電機，旋轉(zhuǎn)接頭整體為三通結(jié)構(gòu)，內(nèi)部軸承與電機內(nèi)的空心軸上端連接，旋轉(zhuǎn)接頭水平方向分別與管道連通，空心軸下端通過法蘭與噴粉槍上端連接；所述防噴濺裝置為上小下大的圓柱，旋轉(zhuǎn)裝置位于防噴濺裝置內(nèi)，所述的管道穿過防噴濺裝置并通過金屬軟管分別與供料系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)連通，防噴濺裝置下表面覆蓋一層耐火材料；防噴濺裝置與升降裝置連接，防噴濺裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、噴粉槍均可隨升降裝置上下升降移動；所述的升降裝置包括支架、升降機和支撐臂，支架與防噴濺裝置連接，支架通過支撐臂與升降機連接；供料系統(tǒng)中的熔劑和噴吹系統(tǒng)中的載氣通過旋轉(zhuǎn)裝置吹入噴粉槍，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)噴粉。

所述防噴濺裝置下表面直徑為罐口外徑的110～130％。

所述噴粉槍橫向鋼管直徑為縱向鋼管直徑的2/3～4/5；外部耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2～2/3。

一種旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化方法，其特征在于包括如下步驟：

1)脫氧處理后進行鋼水合金化處理；

2)啟動噴吹系統(tǒng)，將純度為99.9％以上、壓力0.4～0.6mpa的氮氣或惰性氣體通過噴粉槍吹入鋼液，同時開啟升降裝置將噴粉槍下降至距鋼水罐底部400～500mm，當(dāng)噴粉槍達到工作位時開啟旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)速度為10～30轉(zhuǎn)/分鐘，同時啟動供料系統(tǒng)將需要加入的合金總量通過噴粉槍噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.09～0.125mm，調(diào)整噴吹系統(tǒng)將壓力調(diào)至工作壓力0.8～0.9mp直至合金化完成；

3)合金化完成后，關(guān)閉供料系統(tǒng)并啟動升降裝置將噴粉槍提升至鋼水液面以上，調(diào)整噴吹系統(tǒng)將壓力調(diào)整至0.9～1.1mp，調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置將旋轉(zhuǎn)速度調(diào)至30～50轉(zhuǎn)/分鐘，對噴粉槍進行1～2min除渣及防堵處理；

4)合金化完成后，將鋼液靜置1～3min以利用于合金元素進一步均勻化。

本發(fā)明的有益效果：1.本發(fā)明通過采用專用旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑鋼水合金化裝置，利用倒t型噴粉槍可實現(xiàn)多點同時合金化。2.本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)噴吹合金粉劑的方法進行合金化，可較少合金化溫降、縮短合金化時間、有效提高合金收得率。3.采用本發(fā)明進行合金化后其合金元素均勻程度高。4.本發(fā)明其供料系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)可實現(xiàn)自動控制及在線調(diào)節(jié)。5.本發(fā)明可有效防止噴粉槍堵塞，并且能夠?qū)崿F(xiàn)噴粉槍自動除渣。

附圖說明

圖1為旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的a向放大圖；

其中，1-支架；2-防噴濺裝置；3-供料系統(tǒng)；4-旋轉(zhuǎn)裝置；5-鋼水罐；6-鋼水罐車；7-噴粉槍；8-噴吹系統(tǒng)；9-升降機；10-支撐臂；11-旋轉(zhuǎn)接頭；12-電機；13-空心軸；14-法蘭。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進行說明：

一種旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化裝置，包括升降裝置、防噴濺裝置2、供料系統(tǒng)3、噴吹系統(tǒng)8、旋轉(zhuǎn)裝置4、噴粉槍7；升降裝置包括支架1、升降機9和支撐臂10，支架1與防噴濺裝置2連接，支架1通過支撐臂10與升降機9連接，升降機9采用液壓系統(tǒng)作為驅(qū)動力；所述的噴粉槍7為倒t形中空管，管頭兩端帶有噴孔，外部包裹耐火材料；所述的旋轉(zhuǎn)裝置4包括旋轉(zhuǎn)接頭11和內(nèi)部帶有空心軸13的電機12，旋轉(zhuǎn)接頭11整體為三通結(jié)構(gòu)，內(nèi)部軸承與電機12內(nèi)的空心軸13上端連接，旋轉(zhuǎn)接頭水平方向分別與管道連通，空心軸13下端通過法蘭14與噴粉槍7上端連接；所述防噴濺裝置2為上小下大的圓柱，旋轉(zhuǎn)裝置4位于防噴濺裝置2內(nèi)，所述的管道穿過防噴濺裝置2并通過金屬軟管分別與供料系統(tǒng)3和噴吹系統(tǒng)8連通，防噴濺裝置2下表面覆蓋一層耐火材料；防噴濺裝置2與升降裝置連接，防噴濺裝置2、旋轉(zhuǎn)裝置4、噴粉槍7均可隨升降裝置上下升降移動；供料系統(tǒng)3中的熔劑和噴吹系統(tǒng)8中的載氣通過旋轉(zhuǎn)裝置4吹入噴粉槍7，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)噴粉。

電機功率及大小，根據(jù)噴粉槍7具體尺寸及重量確定；

防噴濺裝置2下表面直徑為鋼水罐5罐口外徑的110～130％；

所述噴粉槍7內(nèi)部采用耐磨無縫鋼管采用焊接手段制成，t形噴頭橫向鋼管直徑為縱向鋼管直徑的2/3～4/5；外部耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2～2/3。

將脫氧處理后載有鋼水罐5的鋼水罐車6開至，采用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑鋼水合金化裝置進行鋼水合金化處理。

實施例1：

采用本發(fā)明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的110％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2；啟動噴吹系統(tǒng)8將純度為99.9％以上、壓力0.4mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部400mm，當(dāng)噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉(zhuǎn)裝置4，旋轉(zhuǎn)速度為10轉(zhuǎn)/分鐘，同時啟動供料系統(tǒng)3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.09mm，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)至工作壓力0.8mp直至合金化完成。合金化完成后，關(guān)閉供料系統(tǒng)3并啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)整至0.9mp，調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置4將旋轉(zhuǎn)速度調(diào)至30轉(zhuǎn)/分鐘，進行1min除渣、防堵處理。合金化完成后將鋼液靜置1min，完成上述處理后，按照常規(guī)進行后序操作。

實施例2：

采用本發(fā)明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的120％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的2/3；啟動噴吹系統(tǒng)8將純度為99.9％以上、壓力0.5mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部450mm，當(dāng)噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉(zhuǎn)裝置4，旋轉(zhuǎn)速度為20轉(zhuǎn)/分鐘，同時啟動供料系統(tǒng)3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.106mm，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)至工作壓力0.9mp直至合金化完成。合金化完成后，關(guān)閉供料系統(tǒng)3并啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)整至1.0mp，調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置4將旋轉(zhuǎn)速度調(diào)至40轉(zhuǎn)/分鐘，進行2min除渣、防堵處理。合金化完成后將鋼液靜置2min，完成上述處理后，按照常規(guī)進行后序操作。

實施例3：

采用本發(fā)明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的130％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的2/3；啟動噴吹系統(tǒng)8將純度為99.9％以上、壓力0.6mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部500mm，當(dāng)噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉(zhuǎn)裝置4，旋轉(zhuǎn)速度為30轉(zhuǎn)/分鐘，同時啟動供料系統(tǒng)3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.125mm，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)至工作壓力0.9mp直至合金化完成。合金化完成后，關(guān)閉供料系統(tǒng)3并啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調(diào)整噴吹系統(tǒng)8將壓力調(diào)整至1.1mp，調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置4將旋轉(zhuǎn)速度調(diào)至50轉(zhuǎn)/分鐘，進行2min除渣、防堵處理。合金化完成后將鋼液靜置3min，完成上述處理后，按照常規(guī)進行后序操作。

實施效果：

在某鋼鐵企業(yè)煉鋼廠，采用旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑鋼水合金化方法及裝置，對鋼水罐容量260t的鋼水，進行合金化試驗，并取得良好的效果，具體如下：

采用本發(fā)明進行鋼水合金化，其合金收得率為94～99％、平均96.67％，溫降為2～6℃、平均4.12℃；合金化時間為4～8min、平均6.35min；合金元素均勻程度高分點檢測無差異。與常規(guī)合金化工藝相比其合金收得率提高8～10％、溫降減少6℃以上、合金化時間平均縮短5min以上?？傊?，采用全新的旋轉(zhuǎn)噴吹粉劑的鋼水合金化方法比常規(guī)合金化方法在合金收得率、溫降、合金化時間等指標(biāo)上均有較大的提高，本發(fā)明的研制成功將是鋼水合金化工藝的一大革新。